題目性質:自編仿真題——題目、材料、選項、數據與情境均為按課程標準與聯招常見考點獨立編寫的原創仿真題,非真題原文,未取自任何題庫、教輔或試卷;解析與採分點為教研整理,非官方評分標準。
一、考點定位與做題順序
排水集氣讀到的總壓裡混了水蒸氣,直接拿去算 n,等於把不屬於氫氣的分壓也算成氫氣。
自編示意:m(Mg) = 0.0480 g,V = 48.6 mL,T = 298.15 K,p總 = 101.325 kPa,298.15 K 下 p*(H₂O) = 3.169 kPa。故 p(H₂) = 101.325 − 3.169 = 98.156 kPa。數據為自編示意,不代表真實物質常數或實測記錄。
二、逐題精講
題1
題1 求 n(H₂) 與由 Mg + 2H⁺ = Mg²⁺ + H₂ 推出的 Mg 摩爾質量。
解析
用 R = 8.314 kPa·L/(mol·K)、V = 48.6×10⁻⁶ L:n = pV/(RT) = (98.156×10³·48.6×10⁻⁶)/(8.314·298.15) = 1.9245 mmol。由方程式 Mg : H₂ = 1 : 1,n(Mg) 同為 1.9245 mmol,故 M = 0.0480/1.9245×1000 = 24.94 g/mol。與常見值 24.3 g/mol 同量級,差異來自自編示意的讀數取位與器件條件,正文按示意數據處理,不聲稱是實測定值。
答案 n(H₂) = 1.9245 mmol;M(Mg) = 24.94 g/mol。
採分點 扣水汽 1 分、單位換算 1 分、n 值 1 分、1:1 計量 1 分、M 值 1 分、示意口徑 1 分。
易錯點 把 mL 直接代入而不換成 L,n 會大 1000 倍。
題2
題2 若忘記扣水蒸氣壓,M 會變成多少、偏低多少?說明偏差方向的三步鏈條。
解析
不校正時 p = 101.325 kPa,n′ = 1.9866 mmol,M′ = 0.0480/1.9866×1000 = 24.16 g/mol。相對偏差 = (24.94−24.16)/24.94 = 3.13%,方向為偏低。鏈條是:分壓高估 → n 高估 → 分母變大 → M 低估。這類偏差不能靠重複稱量抵消,屬於系統誤差,只能在計算環節扣掉水汽分壓;若溫度讀數也偏高,p*(H₂O) 還會再變,須同時登記溫度口徑。
答案 n′ = 1.9866 mmol;M′ = 24.16 g/mol;偏低 3.13%。
採分點 誤算 n 1 分、誤算 M 1 分、偏差 1 分、三步鏈條 1 分、系統誤差辨析 1 分。
易錯點 把水汽校正寫成「加一點修正值」而不從總壓里扣,方向會反。
三、規律小結與對照表
| 口徑 | p(H₂)/kPa | n/mmol | M/(g·mol⁻¹) |
|---|---|---|---|
| 扣水汽(正確) | 98.156 | 1.9245 | 24.94 |
| 忘扣水汽 | 101.325 | 1.9866 | 24.16 |
| 差 | 3.169 | 0.0621 | 0.78 |
| 相對偏差 | — | — | 3.13% 偏低 |
| 誤差類型 | — | — | 系統誤差,不可靠重複測量消除 |
小結:排水集氣先扣飽和水蒸氣壓;偏差沿「分壓→n→M」三步傳導,方向要寫清。
四、自測清單
- 能從總壓扣掉水蒸氣壓
- 能正確換算 mL→L
- 能用 pV=nRT 求物質的量
- 能按 1:1 計量求摩爾質量
- 能回代忘扣水汽的偏低值
- 能說明系統誤差不可靠重複測量消除