实验探究：气体的质量和体积的测定原理与方法

1、实验探究：实验探究：气体的质量和体积的测定原理与方法气体的质量和体积的测定原理与方法1.1.气体体积的测定气体体积的测定 （1 1）原理：对于难溶于水且不与水反应（或无法用试剂直）原理：对于难溶于水且不与水反应（或无法用试剂直接吸收）的气体（如接吸收）的气体（如H H2 2、O O2 2等）通常采用排水量气法测量它等）通常采用排水量气法测量它们的体积，根据排出的水的体积来确定气体的体积。们的体积，根据排出的水的体积来确定气体的体积。其中图（其中图（a a）会因集气瓶至量筒之间的那段导管内的液体）会因集气瓶至量筒之间的那段导管内的液体无法读出，而使测得的气体体积偏小；无法读出，而使测得的气体体积

2、偏小；（2 2）量气装置）量气装置如果选用图（如果选用图（d d）的装置就可以避）的装置就可以避免这样的误差，其实验步骤为免这样的误差，其实验步骤为: :检验装置的气密性；检验装置的气密性；连接好收连接好收集装置后，在量气筒内注满水，集装置后，在量气筒内注满水，上下移动乙管，上下移动乙管，使甲、乙两管内使甲、乙两管内的液面保持相平，读的液面保持相平，读出甲管中液出甲管中液面的读数面的读数；反应完毕，上下移反应完毕，上下移动乙管，使甲、乙两管内的液面动乙管，使甲、乙两管内的液面重新保持相平，再次读重新保持相平，再次读出甲管中出甲管中液面的读数。液面的读数。两次读数的差值就是产生气两次读数的差值就

3、是产生气体的体积体的体积。这套装置的好处。这套装置的好处是成功的避免了装置是成功的避免了装置( (a a) )的不的不足，且在反应前后通过上下足，且在反应前后通过上下移动乙管，使甲、乙两管内移动乙管，使甲、乙两管内的液面保持相平，从而保持的液面保持相平，从而保持反应前后装置内外的气压相反应前后装置内外的气压相等，这样测得的结果才比较等，这样测得的结果才比较准确。但这套装置也有不足，准确。但这套装置也有不足，就是比较操作复杂。就是比较操作复杂。（3 3）读取体积：）读取体积：读数时注意读数时注意: :冷冷却至室温；却至室温；调节两液面相调节两液面相平平；视线与凹液面的最低处水视线与凹液面的最低处

4、水平平相切。相切。【实验探究实验探究1 1】 某研究性学习小组为证明在同温同压下，相某研究性学习小组为证明在同温同压下，相同浓度相同体积的不同强度的一元酸与足量镁带反应时，生同浓度相同体积的不同强度的一元酸与足量镁带反应时，生成氢气的体积相同而反应速率不同，同时测定实验室条件下成氢气的体积相同而反应速率不同，同时测定实验室条件下的气体摩尔体积。设计的简易实验装置如下图。该实验的主的气体摩尔体积。设计的简易实验装置如下图。该实验的主要操作步骤如下：要操作步骤如下：.配制浓度均为配制浓度均为0.50.5molmol/L/LH H2 2SOSO4 4溶液和溶液和H H2 2C C2 2O O4 4溶

5、液；溶液；用用 量取量取10.0010.00mLmL0.50.5mol/LHmol/LH2 2SOSO4 4和和H H2 2C C2 2O O4 4溶液分溶液分别加入两个锥形瓶中；别加入两个锥形瓶中；分别称取除去表面氧化膜的镁条并系于铜丝末端；分别称取除去表面氧化膜的镁条并系于铜丝末端；检查装置的气密性，在广口瓶中装满水，按图连接好装置；检查装置的气密性，在广口瓶中装满水，按图连接好装置；将铜丝向下移动将铜丝向下移动, ,使足量镁带浸入酸中使足量镁带浸入酸中( (铜丝不与酸接触铜丝不与酸接触) )，至反应完全，记录至反应完全，记录 ；反应结束后，读取量筒中水的体积为反应结束后，读取量筒中水的体

6、积为y ymLmL。.请将上述步骤补充完整并回答下列问题：请将上述步骤补充完整并回答下列问题：（1 1）用密度为）用密度为1.841.84g/cmg/cm3 3 98%98%的浓的浓H H2 2SOSO4 4配制配制250250mL mL 0.50.5mol/Lmol/L的的H H2 2SOSO4 4溶液，所需要的主要仪器溶液，所需要的主要仪器 、 、烧、烧杯、玻璃棒、酸式滴定管。杯、玻璃棒、酸式滴定管。（2 2）以下是读取量筒内水的体积时必须包括的几个步骤：）以下是读取量筒内水的体积时必须包括的几个步骤：使乙、丙中液面相平；使乙、丙中液面相平；将装置冷却至室温；将装置冷却至室温；读取量筒内读

7、取量筒内水的体积。这三步操作的正确顺序是水的体积。这三步操作的正确顺序是 。（3 3）读取量筒内水的体积时，若丙中液面高于乙中液面，使）读取量筒内水的体积时，若丙中液面高于乙中液面，使乙、丙中液面相平的操作是乙、丙中液面相平的操作是 。（4 4）简述速率不等的原因是）简述速率不等的原因是 ，铜丝不与酸接，铜丝不与酸接触的原因是触的原因是。解析解析 .根据量取溶液体积的精确度要求可知应使用酸式根据量取溶液体积的精确度要求可知应使用酸式滴定管；滴定管；比较比较H H2 2SOSO4 4、H H2 2C C2 2O O4 4反应速率可通过观察气泡或完全反应速率可通过观察气泡或完全反应所需时间长短。反

8、应所需时间长短。.(1).(1)配制溶液需要使用特定的仪器（配制溶液需要使用特定的仪器（250250mLmL的容量瓶），定的容量瓶），定容时需要用到胶头滴管。（容时需要用到胶头滴管。（2 2）为保证测量数据的准确）为保证测量数据的准确, ,应该应该将气体冷却至室温和相同压强下，所以应该先进行操作将气体冷却至室温和相同压强下，所以应该先进行操作, ,然然后调整液面使气体压强等于外界大气压后调整液面使气体压强等于外界大气压, ,最后正确读数。最后正确读数。(3)(3)由题意可知，丙（量筒）中的液面高于乙的液面由题意可知，丙（量筒）中的液面高于乙的液面, ,故应将丙向故应将丙向下移动。下移动。(4)

9、(4)因为因为H H2 2SOSO4 4是强酸、是强酸、H H2 2C C2 2O O4 4是弱酸，故相同浓度的是弱酸，故相同浓度的溶液中溶液中H H2 2SOSO4 4的氢离子浓度大，反应速率快。若铜丝接触溶液，的氢离子浓度大，反应速率快。若铜丝接触溶液，则构成原电池，使反应速率加快，使实验结果的可信度降低。则构成原电池，使反应速率加快，使实验结果的可信度降低。答案答案 .酸式滴定管酸式滴定管 反应所需时间反应所需时间 . .（1 1）250 250 mLmL容量瓶容量瓶 胶头滴管胶头滴管 （2 2） （3 3）丙向下移动）丙向下移动 （4 4）氢离子浓度不同）氢离子浓度不同 镁与铜易形成原

10、电镁与铜易形成原电 池，加快反应速率，干扰实验的测定池，加快反应速率，干扰实验的测定2.2.气体质量的测定气体质量的测定 （1 1）原理：气体的质量一般采用间接的方法来测定，对一些）原理：气体的质量一般采用间接的方法来测定，对一些可用试剂直接吸收的气体根据气体的某些性质（如酸碱性或溶可用试剂直接吸收的气体根据气体的某些性质（如酸碱性或溶解性）采用合适的吸收剂（如浓硫酸、碱石灰）和实验装置解性）采用合适的吸收剂（如浓硫酸、碱石灰）和实验装置（如洗气瓶、干燥管）来吸收，通过吸收装置吸收前后的质量（如洗气瓶、干燥管）来吸收，通过吸收装置吸收前后的质量差得到气体的质量。差得到气体的质量。 （2 2）测

11、量装置）测量装置【实验探究实验探究2 2】 碳酸钠样品中往往含有少量碳酸钠样品中往往含有少量NaClNaCl, ,现欲测定样现欲测定样品中品中NaNa2 2COCO3 3的质量分数，某探究性学习小组分别设计了如下实的质量分数，某探究性学习小组分别设计了如下实验方案。请回答下列有关问题：把一定质量的样品和足量的稀验方案。请回答下列有关问题：把一定质量的样品和足量的稀硫酸反应，采用下图所示装置，通过称量反应前后盛有碱石灰硫酸反应，采用下图所示装置，通过称量反应前后盛有碱石灰的的U U型管质量，利用其质量差求算样品的纯度。型管质量，利用其质量差求算样品的纯度。该实验的操作步骤有：该实验的操作步骤有：在在U U型管内填满碱石灰，质量为型管内填满碱石灰，质量为m mg g取取n ng g样品装入广口瓶中样品装入广口瓶中检验装置的气密性检验装置的气密性缓慢鼓入空气数缓慢鼓入空气数分钟，再称量分钟，再称量U U型管质量为型管质量为w wg g 关闭止水夹关闭止水夹打开止水夹打开止水夹缓慢加入稀硫酸至不再产生气体为止缓慢加入稀硫酸至不再产生气体为止缓慢鼓入空气数分钟缓慢鼓入空气数分钟（1 1）正确的操作顺序是（填写序号）正确的操作顺序是（填写序号）: : 。（2 2）若去掉装置）若去掉装置A A，测定结果，测定结果 ；若