Question

测定1 mol氧气在标准状况下所占体积的实验操作的步骤如下：

①按下图装配实验装置。

②洗净试管然后充分干燥。

③向500 mL烧瓶里装满水，向500 mL烧杯里加入少量水，把连接烧瓶和烧杯的玻璃管A、橡皮管B和玻璃管C中也装满水，在中间不要留下气泡，然后用弹簧夹把橡皮管B夹紧。

④称得试管的质量为14.45 g，往试管里加入KClO₃和MnO₂的混合物，再称其质量为15.95 g。

⑤打开弹簧夹，把烧杯举起使烧瓶和烧杯中的水面一致，再关闭弹簧夹，然后把烧杯中的水倒掉。

⑥打开弹簧夹，加热试管的混合物到不再产生气体，即水不再流向烧杯时为止。

⑦反应完毕后把装置冷却到室温。

⑧调节烧杯的高度使烧瓶和烧杯中的水面一致，然后再关闭弹簧夹。

⑨用500 mL量筒测量烧杯里水的体积为285.0 mL，把它换算为标准状况下氧气的体积为279.7 mL。

⑩再称量冷却后试管的质量为15.55 g。

（1）在操作⑦中，装置冷却时，玻璃管C的出口一直要在烧杯的水中，不能离开水面，其理由是                     。

（2）简述操作⑧的必要性，即为什么要调节烧杯的高度，使烧瓶和烧杯中的水面一致？            。

（3）标准状况下，1 mol氧气所占的体积（保留小数后两位）为          L；混合物中MnO₂的质量分数为        

Answer

（1）温度降低时，烧瓶内的压强降低，这时烧杯中的水就会回流，从而可以准确地求出气体的体积（2）使烧瓶中的压强和外界大气压一致，否则，就不能准确地求出气体体积（3）22.38 32%

【解析】

试题分析：（1）若玻璃管C的出口离开水面，则在温度降低时，瓶内的压强降低，烧杯中的水回流，烧杯中多排入的水不能被吸入烧瓶，导致测得气体的体积偏大．所以装置冷却时，玻璃管C的出口一直要在烧杯的水中，不能离开水面；

（2）操作中第⑧步调节烧杯的高度使烧瓶和烧杯中的水面一致，然后再关闭弹簧夹，是为了保持容器内外气压相等，如果不一致，就不能准确量出气体的体积；

（3）KClO3和MnO2总质量为15.95 g－14.45 g＝1.50 g，由2KClO32KCl＋3O2↑可知，分解后减少的质量即为O2的质量；m（O2）＝15.95 g－15.55 g＝0.4 g，则n（O2）＝＝0.0125 mol，又知V（O2）＝279.7mL（标准状况），故1molO2在标准状况下的体积为V′（O2）＝≈22.38 L。另外，设KClO3的质量为x，则

由2KClO32KCl＋3O2↑

2×122.5 g 3×32 g

x 0.4 g

解得x≈1.02 g，则m（MnO2）＝1.50 g－1.02 g＝0.48 g，w（MnO2）＝×100%＝32%。

【考点定位】本题考查根据阿伏伽德罗常数测定气体的体积

【名师点晴】这是一道利用阿伏加德罗定律测定1 mol氧气在标准状况下所占体积的实验题。其原理是通过测量排出的水的体积，进而确定产生的氧气的体积，成功的关键是烧瓶内的气体在反应前后是否处于同一状态（即是否同温同压），由于气体体积的大小受温度、压强的影响，若液面不一致，则造成压强的改变，使误差增大。若反应完后未冷却至室温，则会更多地偏离标准状况，使结果不准确。