已知理想气体各参数p(压强)、V(体积)、T(温度)、n(物质的量)满足理想气体状态方程pV=nRT。某学校课外活动小组粗略测定理想气体状态方程中气体常数R的值
题型:不详难度:来源:
已知理想气体各参数p(压强)、V(体积)、T(温度)、n(物质的量)满足理想气体状态方程pV=nRT。某学校课外活动小组粗略测定理想气体状态方程中气体常数R的值,下面是测定实验的分析报告,请填写有关空白:
(一)测定原理:在理想气体状态方程pV=nRT中,气体常数R=pV/nT的数值可以通过实验来确定。本实验通过金属镁置换出盐酸中的氢来测定R的值。其反应为: Mg+2HCl=MgCl2+H2↑ 如果称取一定质量的镁与过量的盐酸反应,则在一定温度和压力下,可以通过测出反应放出氢气的体积。实验室的温度和压力可以分别由温度计和气压计测得。氢气物质的量可以通过反应中镁的质量来求得。将以上所得各项数据代入R=" pV" /nT式中,即可算出R值。 (二)实验用品及试剂:①仪器:托盘天平、测定气体常数的装置(如上图所示);②试剂:6mol·L-1HCl、镁条若干。 (三)实验内容: 1.在托盘天平上称出镁条的质量(称量镁条天平的游码示数如右图所示,未用砝码,单位为g); 2.按上图搭好仪器。取下试管,移动量气管B,使量气管A中的水面略低于零刻度线,然后将量气管B固定。 3.在试管中加入15mL 6 mol·L-1HCl,不要使盐酸沾湿试管的上半部。将已称重的镁沾少许水,贴在试管上部不与盐酸接触。 4.检查仪器是否漏气,方法如下:(方法要求简单有效) 。 5.如果装置不漏气,调整量气管B的位置,使量气管A内水面与量气管B 内水面在同一水平面上(要求“在同一水平面上”的原因是 ;实现“在同一水平面上”的操作是 ),然后准确读出量气管A内水面凹面最低点的读数V1(如右图所示)。 6.轻轻摇动试管,使镁条落入盐酸中,镁条与盐酸反应放出氢气。此时量气管A内水面即开始下降。为了不使量气管A内气压增大而造成漏气,在量气管A内水面下降的同时,慢慢 (上或下)移量气管B,使两管内的水面基本保持水平。反应停止后,待试管冷却至室温(约10分钟),移动量气管B,使两管内的水面相平,读出反应后量气管A内的精确读数V2(如右图所示)。 7.记录实验时的室温t和大气压P。(已知室温为27℃,大气压为100kPa) (四)数据记录与处理(在横线上填写适当内容):
镁条的质量
| w=
|
| g
| 氢气的物质的量
| n=
|
| mol
| 反应前量气管A内读数
| V1=
|
| ml
| 反应后量气管A内读数
| V2=
|
| ml
| 氢气的体积
| V
|
| ml
| 室温
| T
|
| K
| 大气压
| P
|
| Pa
| 气体常数R的值(计算过程和结果): (五)问题与讨论:①在读取量气管内气体体积V1时,眼睛仰视读数,结果造成R的测定值 (偏高、偏低或无影响);②若没等反应试管冷却到室温就量取液面的高度,结果造成R的测定值 (偏高、偏低或无影响)。 |
答案
(三)4.提升B管,使B管内液面高于A管,通过观察A管内液面是否下降可知是否漏气,若A管内液面不下降,则说明气密性好;若A管内液面下降,则说明装置漏气。 5.使A、B两管中液面在同一水平面上的原因是使内外气体压强相等(均为大气压);调节的方法是上下移动B管即可。 6.下 (四)
镁条的质量
| w=
| 0.15
| g
| 氢气的物质的量
| n=
| 0.00625
| mol
| 反应前量气管A内读数
| V1=
| 2.8
| ml
| 反应后量气管A内读数
| V2=
| 158.8
| ml
| 氢气的体积
| V
| 156
| ml
| 室温
| T
| 300
| K
| 大气压
| P
| 1×105
| Pa
| 气体常数R值的计算过程:
(五)①偏小 ②偏大 |
解析
本试题的目的是用实验测定物理学中的理想气体状态方程中气体常数R的数值,实验通过金属镁与盐酸反应置换出氢气来测定R的值,显然是一道理化实验综合题。题目要求学生将物理知识和化学实验设计的思想有机结合,利用物理学中的压强知识来准确读取量气管的读数值,并根据实验要求进行有关的操作和数据的处理,试题的综合度较强,对学生的能力要求较高。必须先弄清实验原理:称取一定质量的镁与过量的盐酸反应,测出反应放出氢气的体积V。实验室的温度T和压力P可以分别由温度计和气压计测得。氢气物质的量n可以通过反应中镁的质量来求得。将以上所得各项数据代入R=" pV" /nT式中,即可算出R值。检查仪器是否漏气的简单有效的方法:可以通过提升B管,使B管内水柱有一定的压强,通过观察液面是否下降可知是否漏气。读取量气管中液面最低点的数值时,必须使A、B两管中液面在同一水平面上,只有这样,才能是内外气体压强相等(均为大气压)。调节的方法是上下移动B管即可。另外在读数时,还必须将滴定管的读数方法迁移至本题中的量气管。0刻度在最上方,应从上至下读数。在读取量气管内气体体积V1时,眼睛仰视读数,造成V1值偏大,在其它操作无误的情况下,氢气的体积V2—V1的值偏小,根据R=" pV" /nT可知,R的测定值偏低;若没等反应试管冷却到室温就量取液面的高度,造成V2值偏大,氢气的体积V2—V1的值偏大,R的测定值偏高。 |
举一反三
据统计,每年世界上银总消耗量的40%用于感光材料的生产,感光材料经曝光、显影、定影后,黑白片上的银80%左右进入定影液,彩色片上的银几乎全部进入废定影液,所以废定影液中银的含量是十分惊人的。 某研究性学习小组拟对某照相公司的废定影液进行实验处理,回收其中的银和溴。 (一) 资料支撑: ① 定影液(硫代硫酸钠,Na2S2O3)跟胶片或相纸上没有感光部分的溴化银反应,反应方程式为:AgBr(s)+ 2Na2S2O3(aq) = Na3[Ag(S2O3)2](aq) + NaBr(aq)。 ② 在酸的作用下,Na3[Ag(S2O3)2]能转化为不溶性的Ag2S。反应原理为: 6HCl+2Na3[Ag(S2O3)2]=6NaCl+Ag2S↓+3S↓+3SO2↑+H2SO4+2H2O。 ③溶液中有少量溴化银,可用锌将其还原出来。 (二) 实验程序设计
(三) 试回答下列问题 (1)本实验需用6mol/L的盐酸250mL,配制时除需量筒、烧杯、玻璃棒外,还需用的仪器有: 、 。 (2)指出流程图中操作所包含的装置是(填序号:A、B、C)Ⅰ Ⅱ Ⅲ 。
(3)步骤③是在空气中灼烧的。该反应的化学方程式: 。实验操作时,加入适量的硝酸钾加盖后再灼热,加硝酸钾的目的可能是: 。 (4)加入锌粉发生的离子反应为: 。 |
重铬酸钠(Na2Cr2O7·2H2O)俗称红矾钠,在工业方面有广泛用途。我国目前主要是以铬铁矿(主要成份为FeO·Cr2O3,还含有Al2O3、MgO、SiO2等杂质)为主要原料进行生产,其主要工艺流程如下:
①中涉及的主要反应有: 主反应:4FeO·Cr2O3+8Na2CO3+7O2 8Na2CrO4+2Fe2O3+8CO2 副反应:SiO2+Na2CO3Na2SiO3+CO2↑、Al2O3+Na2CO32NaAlO2+CO2↑ 部分阳离子以氢氧化物形式完全沉淀时溶液的pH:
沉淀物
| Al(OH)3
| Fe(OH)3
| Mg(OH)2
| Cr(OH)3
| 完全沉淀时溶液pH
| 4.7
| 3.7
| 11.2
| 5.6
| 试回答下列问题: ⑴ “①”中反应是在回转窑中进行,反应时需不断搅拌,其作用是 ▲ 。两个副反应均为吸热反应,但在高温下均能自发进行,其原因是 ▲ 。 ⑵ “③”中调节pH至4.7,目的是 ▲ 。 ⑶ “⑤”中加硫酸酸化的目的是使CrO42-转化为Cr2O72-,请写出该平衡转化的离子方程式: ▲ 。 ⑷ “⑦”中采用冷却结晶的方法析出红矾钠,依据是 ▲ 。 |
实验室常利用甲醛法测定(NH4)2SO4样品中氮的质量分数,其反应原理为:4NH+6HCHO=3H++6H2O+(CH2)6N4H+ [滴定时,1 mol(CH2)6N4H+与 l mol H+相当],然后用NaOH标准溶液滴定反应生成的酸,某兴趣小组用甲醛法进行了如下实验: 步骤I 称取样品1.500g。 步骤II 将样品溶解后,完全转移到250 mL容量瓶中,定容,充分摇匀。 步骤Ⅲ 移取25.00mL样品溶液于250mL锥形瓶中,加入10mL20%的中性甲醛溶液,摇匀、静置5 min后,加入1~2滴酚酞试液,用NaOH标准溶液滴定至终点。按上述操作方法再重复2次。 (1)根据步骤Ⅲ填空:①碱式滴定管用蒸馏水洗涤后,直接加入NaOH标准溶液进行滴定,则测得样品中氮的质量分数(填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。 ②锥形瓶用蒸馏水洗涤后,水未倒尽,则滴定时用去NaOH标准溶液的体积 (填 “偏大”、“偏小”或“无影响”) ③滴定时边滴边摇动锥形瓶,眼睛应观察[ ] A.滴定管内液面的变化 B.锥形瓶内溶液颜色的变化 ④滴定达到终点时,酚酞指示剂由 色变成 色。 (2)滴定结果如下表所示:
若NaOH标准溶液的浓度为0.1010mol·L-1则该样品中氮的质量分数为 |
有两个实验小组的同学为探究过氧化钠与二氧化硫反应,都用如图所示的装置进行实验。通过SO2气体,将带余烬的木条插入试管C中,木条复燃。
请回答下列问题: (1)第1小组同学认为Na2O2与SO2反应生成了Na2SO3和O2,该反应的化学方程式是:____________。 (2)请设计一种实验方案证明Na2O2与SO2反应生成的白色固体中含有Na2SO3。 (3)第2小组同学认为Na2O2与SO2反应除了生成Na2SO3和O2外,还有Na2SO4生成。为检验是否有Na2SO4生成,他们设计了如下方案:
上述方案是否合理?_______________________________________________。 请简要说明两点理由:①_____________________________;② __________________。 |
某学生设计了以下验证乙二酸(HOOC—COOH)(俗称草酸)的一些性质的实验,根据实验回答下列问题: (1)用pH值试纸验证乙二酸的酸性,其操作步骤是: 。 (2)已知:草酸在175℃时受热分解可生成H2O、和CO; Ⅰ.该学生设计了下图实验装置,来证明草酸分解产物中有CO并证明其氧化产物。回答有关问题: ①上述实验装置中三个洗气瓶分别盛有澄清石灰水、氢氧化钠溶液、浓硫酸,则甲应盛 ,乙应盛 ; ②丙中玻璃管中的现象为: ; ③丁装置作用是 。 Ⅱ.在实验过程中,该学生发现应对上述实验装置进行一些改进,才能保证实验的科学性和安全性(所选装置如下图)。请回答下列问题:
①为确证通往玻璃管的CO气体中已除去CO2,可在甲和乙之间连接 。(填上面装置序号) ②在装置丙和丁之间连接b装置,其作用是 。 ③从环境保护的角度看,应增加尾气处理装置,你如何进行尾气处理 , |
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