Question

某校化學(xué)學(xué)習(xí)小組的同學(xué)測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氧氣的密度．設(shè)計(jì)了以下的實(shí)驗(yàn)操作步驟：
①按下圖裝配實(shí)驗(yàn)裝置：

②洗凈試管，然后充分干燥；
③向500mL燒瓶里裝滿水，向500mL燒杯里加入少量水，把連接燒瓶和燒杯的玻璃管A、橡皮管B和玻璃管C也裝滿水，在中間不要留下氣泡，然后用彈簧夾把橡皮管Bj夾緊；
④稱(chēng)得試管的質(zhì)量為14.45g，往試管里加入KClO₃和MnO₂的混合物，再稱(chēng)得其質(zhì)量為15.95g；
⑤打開(kāi)彈簧夾，把燒杯舉起使燒瓶和燒杯的水面一致，再關(guān)閉彈簧夾，然后把燒杯中的水倒掉；
⑥打開(kāi)彈簧夾，加熱試管的混合物到不再產(chǎn)生氣體，即水不再流向燒杯時(shí)為止；
⑦反應(yīng)完畢后把裝置放置冷卻到室溫；
⑧調(diào)節(jié)燒杯的高度使燒瓶和燒杯中的水面一致，然后再關(guān)閉彈簧夾；
⑨用500mL量筒測(cè)得燒杯里水的體積為285.0mL，把它換算為標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的體積為279.7mL；
⑩再稱(chēng)量冷卻后試管的質(zhì)量為15.55g．
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)，回答下列問(wèn)題：
（1）在操作⑦中，裝置冷卻時(shí)，玻璃管C的出口一直要在燒杯的水中，不能離開(kāi)水面，其理由是______．
（2）簡(jiǎn)述操作⑧的必要性，即為什么要調(diào)節(jié)燒杯的高度，使燒瓶和燒杯中的水面一致？______．
（3）在標(biāo)準(zhǔn)狀況下氧氣的密度為_(kāi)_____；混合物中MnO₂的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_____．

Answer 1

（1）若玻璃管C的出口離開(kāi)水面，則在溫度降低時(shí)，瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)降低，燒杯中的水回流，燒杯中多排入的水不能被吸入燒瓶，導(dǎo)致測(cè)得氣體的體積偏大．所以裝置冷卻時(shí)，玻璃管C的出口一直要在燒杯的水中，不能離開(kāi)水面．
（2）操作中第⑧步調(diào)節(jié)燒杯的高度使燒瓶和燒杯中的水面一致，然后再關(guān)閉彈簧夾，是為了保持容器內(nèi)外氣壓相等，如果不一致，就不能準(zhǔn)確量出氣體的體積．
（3）反應(yīng)前試管及藥品總質(zhì)量為15.95g，反應(yīng)后總質(zhì)量為15.55g，反應(yīng)后減少了0.4g為生成的氧氣的質(zhì)量．
設(shè)氯酸鉀質(zhì)量為x，
2KClO₃

MnO2 .

△

2KCl+3O₂↑
245 96
x 0.4g

245

x

=

96

0.4g

x=1.02g
二氧化錳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：

15.95g-14.45g-1.02g

15.95g-14.45g

×100%=32%；
氧氣的密度為：

0.4g

0.2797L

=1.43g/L
故答案為：（1）溫度降低時(shí)，燒瓶?jī)?nèi)的壓強(qiáng)降低，燒杯中的水回流，可準(zhǔn)確量出氣體的體積．（或若玻璃管C的出口離開(kāi)水面，則在溫度降低時(shí)，燒杯中多排入的水不能被吸入燒瓶，導(dǎo)致測(cè)得氣體的體積偏大．）
（2）保持容器內(nèi)外氣壓相等，如果不一致，就不能準(zhǔn)確量出氣體的體積．
（3）1.43g/L32%