一摩尔气体体积的测量公开课一等奖市优质课赛课获奖课件

第10章学习几种定量测定方法化学实验的类型：定性实验：定量实验:通过实验大致得到被测物的一些特性通过实验得到被测物的一些准确特性10.1

测定1mol气体的体积气体体积与其他物理量之间的关系×6.02×1023×22.4L/mol÷6.02×1023÷

22.4L/mol×Mg/mol÷

Mg/mol知识回顾2．1mol不同的固态和液态物质为什么其体积各不相同？3．影响气体体积的因素有哪些？当分子数目相同时，气体体积的大小主要决定于气体分子之间的距离。气体分子之间的距离受温度、压强影响大1mol不同固态或液态物质所含基本结构微粒数相同，因而固态或液态物质体积大小的决定因素是其结构微粒本身的大小。1．决定物质所占体积大小有哪些因素？微粒数目、微粒的大小和微粒之间的距离4.什么是气体摩尔体积（Vm）

是指1mol任何气体所具有的体积

说明：①Vm可以是任意值。（因为温度、压强未知）②同温同压下Vm取值相同。（S.T.P.时，Vm=22.4L/mol）5．常温常压时，1摩尔气体体积比标准状况下的22.4升大还是小？原因是什么？一定物质的量的气体，当温度升高时，气体分子之间的距离增大，当压强增大时，气体分子之间的距离减小，6、阿伏伽德罗定律的内涵是什么？

在同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。2．1mol物质的体积是否为22.4L？1．决定物质所占体积大小有哪些因素？微粒数目、微粒的大小和微粒之间的距离3．1mol气体的体积是否为22.4L？4.什么是气体摩尔体积（Vm）

是指1mol任何气体所具有的体积

5、阿伏伽德罗定律的内涵是什么？

在同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。测定1mol气体的体积，我们需要哪些数据？

气体的体积V和气体的物质的量n。

困难：

气体物质的量和体积直接测量非常困难

说明：①将直接测量转为间接测定。②排水法测定通过方程式用固体反应物换算

实验使用气体的选择排水法收集不能加热制备用固体反应物制备无毒无害的气体

选择H2作为实验气体

方案：金属镁与稀硫酸反应

问题一：用镁还是硫酸的量来求氢气的量？问题二：是否要使镁与硫酸的物质的量为1：1反应？称量镁的质量硫酸过量使镁完全反应掉Mg+H2SO4→MgSO4+H2↑一、测定1mol气体的体积实验原理1、测定原理

——某温度下，用一定量的镁带跟足量的稀硫酸反应，测出产生氢气的体积，从而计算出该温度下1mol氢气的体积。

2、测定方法

（1）称量镁带质量，用其与足量稀硫酸反应，用镁的质量计算氢气的质量。（2）产生的氢气用排液法收集，量出体积。3、计算公式

讨论：设计用镁和足量的稀硫酸反应，测定H2的摩尔体积的实验方案。

镁的质量实验室里用什么仪器测定？气体摩尔体积的测定装置应该有几部分组成？气体的发生装置、气体收集装置、量体积装置

思考：用什么样的装置来制取氢气（1）固体和固体加热制取气体（2）固体和液体加热制取气体O2、NH3、CH4等HCl、Cl2

等实验室制取气体的装置（3）固体和液体反应制取气体不需要加热思考2：氢气的体积如何来测定？启普发生器气体

排液装置（短进长出）量液装置用镁跟足量的稀硫酸反应制得H2，并通入短进长出的广口瓶，气体将液体压入量筒中收集

缺点：量筒中液体的体积不是氢气体积。生成气体的体积＝量筒中液体的体积－加入的硫酸的体积＋导管中液体的体积简易的气体摩尔体积测定装置气体发生装置排液装置量液装置气体收集装置：量体积装置：排水集气；测量排出水的体积。（储液瓶）（液体量瓶）气体发生装置：二、实验仪器1.化学反应气体体积测定仪由三部分组成：

气体发生器储液瓶液体量瓶

气体摩尔体积测定装置

——化学反应气体体积测定仪1、气体发生装置：气体发生器——带支管的锥形瓶（加料口、橡皮塞）2、排液装置：储液瓶——带有玻璃瓶塞和伸至瓶底的导液管3、量液装置：液体量瓶——量瓶瓶颈上有110—130mL刻度线（可正确读出进入量瓶的液体体积）（一）构造（二）连接方案1：介绍：用镁跟足量的稀硫酸反应制得H2，将生成的氢气用气球收集。气球的体积就是氢气的体积。缺点：气球体积难以准确测定，实验误差大。练习：分析以下实验装置用来测定气体摩尔体积的优缺点方案2：缺点：量筒读数不是氢气体积，且量筒中的水压会使气体体积测量产生较大误差，修正操作繁琐。介绍：用镁跟足量的稀硫酸反应制得H2，利用排水法用量筒收集，并量取气体体积。方案3：介绍：用镁跟足量的稀硫酸反应制得H2，将生成的氢气用针筒收集。优点：针筒可以直接测出气体的体积。气体的体积＝针筒的读数－加入的硫酸的体积缺点：气体压强有误差，较难控制同压10.1-2装置使用原理：

用针筒取硫酸，注入到气体发生器中与镁反应，产生的氢气将储液瓶中的品红溶液压入液体量瓶中。分析:

这套装置在使用过程中应注意哪些问题？

化学反应气体体积测定仪气体发生器储液瓶液体量瓶三、实验步骤及注意事项1．记录实验时室内温度和压强；

装配好化学反应气体体积测定仪,作气密性检查2．用砂纸擦去镁带表面氧化膜，精确测量镁条的质量，把数值记录于表格如何检查装置的气密性？镁条的质量可任意称量吗？为什么要记录测定环境的温度？

向储液瓶中加入品红溶液，至刻度线，塞上瓶塞目的是什么？常温下：0.100~0.110g硫酸的质量呢？硫酸应过量，以保证镁完全反应说明：使用品红溶液是为了读数方便测定体积时的温度和压强

没有对应的温度与压强的气体

体积没有任何意义换算成标准状况下的气体体积

气密性检查

——用橡皮塞塞紧A瓶加料口，进行气密性检查。当橡皮塞塞紧时，B瓶内导管中的液面会上升，上升液柱在1min内不下降，确认装置气密性良好。（如图所示，B瓶内内外液面差）。(2)、从气体发生器的橡皮塞处用注射器向其中诸如一定量的水，如果储液瓶内导管中的液面上升，且上升的液柱在1min内不下降，可确认装置气密性良好。(3)、从气体发生器的橡皮塞处用注射器抽出一定量的空气，如果储液瓶内导管口产生气泡，可确认装置气密性良好。(4)、用手捂气体发生器一段时间，如果储液瓶内导管中液面上升，手松开后，液面又恢复至原位置，可确认装置气密性良好。气密性检查（其他方法）：思考讨论：假设标准状况下，金属镁的质量应控制在什么范围内？结果：（1）假设液体量瓶最大读数130mL，氢气体积130-10=120mL,消耗镁的质量

(0.12/22.4)×24=0.1286g.

（2）假设液体量瓶最小读数110mL，氢气体积110-10=100mL,消耗镁的质量

(0.1/22.4)×24=0.1071g.镁的质量控制在0.1071—0.1286g之间。综合考虑温度和压强对气体体积的影响所以镁的质量控制在0.100—0.110g之间。

3、加水和镁带在A瓶出气口处拆下胶管，使A瓶倾斜。取下加料口橡皮塞，用量筒（或小烧杯）加入约20mL水

再把已称量的镁带加到A瓶底部。然后用胶管连接B瓶，橡皮塞塞紧加料口。（目的是降低反应时硫酸的浓度），4、抽气调压用注射器从A瓶加料口处抽气，当B瓶中导管内液面和外液面持平时，可以确认装置内外压强基本一致，反应位于起始状态。—第1次用注射器

5、加硫酸

——用注射器吸入10ml3mol/LH2SO4，注入A瓶，注入后迅速拔出针头。观察现象，记录气体温度。为什么用针筒加完稀硫酸后要迅速拔出？应怎样操作？避免H2从针筒处逸出。要捏住针头拔出，不要使针头和针筒脱离。—第2次用注射器6、读数

（1）反应开始排出液体速度较快，后逐渐变慢，当目测A瓶中镁带几乎都反应完时，可用左手握住A瓶胶塞轻轻上下振荡，使少量气体尽可能逸出。当C瓶内插头口不再滴液时确认反应完成。（2）读出C瓶中体积数:从C托盘中取出C瓶，读出液体cml。ABC注意：注射器及液体量瓶（C瓶）刻度最小分度均为0.5mL读数估计至0.2~0.3ml。

怎样正确地读取量液瓶的读数？读数时，视线与液体量瓶内液体凹液面的最低点相切即平视。

7、再次抽气调压

用注射器从A瓶加料口处抽气，使B瓶中导管内外液面持平，读出注射器内气体体积数据bml。

——即为B瓶导管内没有排出的液体量。——第3次用注射器液体量瓶的读数就是氢气的体积吗？如果不是，那应该怎样计算？不是，氢气的体积=量瓶中液体体积—硫酸体积+第二次抽出气体体积8、再做一次，取两次的平均值温度___________，压强___________四、数据记录与处理氢气体积＝液体量瓶中液体体积－硫酸体积＋抽出气体体积两次实验平均值：_______________实验温度下1mol氢气体积理论值：_________________实验误差：________________思考:气体发生器内的氢气并未排开水,是否会使氢气的体积偏小?绝对误差：实验值-理论值相对误差：常温下1mol气体体积的理论值确定方法：先从有关手册上查出某气体在标准状况下的密度，并计算出标准状况下1mol该气体的体积，然后根据以下公式，换算成某温度、某压强下的体积（即理论值）。例如，氢气在标准状况下密度为0.0899g/L。标准状况下，1mol氢气的体积＝2.016/0.0899＝22.42（L）25℃、101KPa时，1mol氢气的体积＝22.42×(273＋25)/273＝24.5（L）

或者用克拉珀龙方程确定理论值，五、实验误差的来源及处理办法1、系统误差2、偶然误差3、过失误差来源于仪器装置和药品自身的误差仪器的精密度高、试剂品质好，误差就小来源于测定时的某些偶然因素如测定时，环境温度的变化操作失误所引起的误差，或叫测量错误如液体的读数偏差、装置漏气系统误差有专门的方法来处理偶然误差可用多次平行实验求平均值来减小由测定人的正确操作来消除。六、实验误差分析Vm＝—————M(镁)V(H2)m(镁)

例.用化学反应气体体积测定仪测定某温度下1molH2的体积。如有下述情况，试分析其测定结果偏大，还是偏小？同时说明原因。（1）装置漏气。偏小，H2体积减小。（2）反应完成后未对储液瓶（B瓶）作抽气操作。偏小，B瓶导管中液体体积也应计入H2的体积。（3）使用的镁带不纯。（提示：杂质成分不同，影响不同）按镁带中杂质的不同有如下几种情况：(a)杂质不跟稀硫酸反应或反应无气体产生:

（如Mg外的氧化膜没有除尽）因产生H2量减小而偏小(b)杂质跟稀硫酸反应产生气体（如锌、铝杂质均产生H2）:若相同质量的杂质产生H2量比镁小（如锌），则偏小；反之（如铝）,则偏大。（5）没有记录实验时的温度，22.4升做理论值22.4升做理论值，理论值不准。（6）液体量瓶刻度读数未扣去硫酸的体积V(排)偏高——Vm偏高；（7）硫酸的量不足，镁带没有完全反应V(排)偏低——Vm偏低（8）没有冷却到室温读数V(排)偏高——Vm偏高。（4）称量完镁带后再用砂纸擦掉氧化膜V(排)偏低——Vm偏低；通过实验，试讨论如何尽可能减小实验误差？1、尽可能擦尽镁带表面的氧化层2、装置不漏气3、产生的氢气得到全部计量4、读数准确等等。本实验存在一个系统误差温度过高，H2体积膨胀，排水量已经过大，无法避免该实验中保证实验准确性的关键操作是：准确称量镁条质量，准确读出气体体积七、测定常温下1molH2体积的其它实验装置1.量气装置（1）测气管由一头封口、带有刻度的细长玻璃管制成，测气量程可设计为25mL、50mL两种规格。测定体积时，将测气管注满水，倒置在盛有水的烧杯里，测气管下端放一个倒置的漏斗，引导气体进入测气管。适用范围：浓度较稀、反应量较小、产生气体速率较慢的反应。优缺点：优点是较准确测得某室温下的气体体积（因为气体冷却后，液面又会在测气管内上升），可连续测量读数，可测反应速率，操作简