测定1mol气体的体积讲

科学用实验看世界！科学用实验看世界！实验实验1 1：电解水得到氢气和氧气：电解水得到氢气和氧气 说明水是由氢元素、氧元素组成的；说明水是由氢元素、氧元素组成的；实验实验2:2:喷泉实验用水吸收氯化氢气体喷泉实验用水吸收氯化氢气体 说明氯化氢易溶于水；说明氯化氢易溶于水；实验实验3 3：H H2 2O O2 2在在MnOMnO2 2催化下分解速率加快催化下分解速率加快 说明催化剂可加快化学反应速率说明催化剂可加快化学反应速率化学的定量测定：化学的定量测定：定量测定是从定量测定是从“量量”的角度认识物质及其变化规的角度认识物质及其变化规律。律。定量测定技术的进步推动了现代化学的发展。定量测定技术的进步推动了现代化学的发展。定量测定是现代化工生产中控制生产的必要条件。定量测定是现代化工生产中控制生产的必要条件。定量测定中定量测定中“准确性准确性”极其重要。极其重要。定量测定方法：定量测定方法：称质量、量体积、确定温度的变化数等称质量、量体积、确定温度的变化数等 定量仪器：定量仪器：电子天平、量筒、滴定管、温度计、秒表等电子天平、量筒、滴定管、温度计、秒表等MMXNANAVmXVmmV n NcVV气体体积与其他气体体积与其他物理量之间的物理量之间的关系：关系：常温常压时，常温常压时，1mol1mol气体的体积比标准状况下的气体的体积比标准状况下的大还是小？大还是小？10.1 10.1 测定测定1mol1mol气体的体积气体的体积一、测定一、测定1mol1mol气体体积的方法气体体积的方法1.1.原理原理 mVVn2.2.计算方法计算方法mVVVMVmnmM以以1molH1molH2 2体积测定为例，用镁和足量的稀硫酸反应。体积测定为例，用镁和足量的稀硫酸反应。Mg+HMg+H2 2SOSO4 4MgSOMgSO4 4+H+H2 23.3.测定测定H H2 2的摩尔体积：的摩尔体积：水的体积水的体积MgMg的质量的质量转化为测定固态或液态的量转化为测定固态或液态的量需测需测定定转化转化氢气的体积氢气的体积 H H2 2质量质量22222()()()()()()()()()()mMgMgMgMgMgHHHHmHMVMmVVVVnn4.4.计算公式计算公式方法：方法：5.5.实验方法实验方法.称量镁带的质量，加入足量的稀硫酸，通过称量镁带的质量，加入足量的稀硫酸，通过换算可以得到换算可以得到H H2 2的的m m.排水法收集氢气（因为它不易溶于水），通排水法收集氢气（因为它不易溶于水），通过测量排出水的体积来测量氢气的体积。过测量排出水的体积来测量氢气的体积。.计算计算.装置：装置：.原理：原理：.气体发生装置气体发生装置无需加热的固液反应无需加热的固液反应.气体收集装置气体收集装置排水装置排水装置.量体积装置量体积装置排水法用量筒收集，并量取气体体积。排水法用量筒收集，并量取气体体积。缺点：缺点：量筒不能收集气量筒不能收集气体，并且收集后体，并且收集后测出体积不准确。测出体积不准确。二、化学反应气体体积测定装置二、化学反应气体体积测定装置设计测定设计测定H H2 2的摩尔体积的实验方案。的摩尔体积的实验方案。方案方案1 1：将生成的氢气用气球收集。气球的体积将生成的氢气用气球收集。气球的体积就是氢气的体积。就是氢气的体积。缺点：缺点：气球体积难以准气球体积难以准确测定，实验误确测定，实验误差大。差大。方案方案2 2：用镁跟足量的稀硫酸反应制得用镁跟足量的稀硫酸反应制得H H2 2，并通入短进，并通入短进长出的广口瓶，气体将液体压入量筒中收集。长出的广口瓶，气体将液体压入量筒中收集。注意：注意：量筒中液体量筒中液体体积减去注体积减去注入硫酸的体入硫酸的体积才是生成积才是生成的气体体积。的气体体积。方案方案3 3：用镁跟足量的稀硫酸反应制得用镁跟足量的稀硫酸反应制得H H2 2，将生成的氢，将生成的氢气用针筒收集。针筒显示的体积减去注入硫酸气用针筒收集。针筒显示的体积减去注入硫酸的体积就是氢气的体积。的体积就是氢气的体积。优点：优点：针筒可以直针筒可以直接测出气体接测出气体的体积。的体积。方案方案4 4：1 1、在实验过程中我们称镁带的质量，并用镁、在实验过程中我们称镁带的质量，并用镁带的质量进行计算，对加入的硫酸有什么要带的质量进行计算，对加入的硫酸有什么要求吗？求吗？2 2、无论是用量筒还是用针筒测气体体积，它、无论是用量筒还是用针筒测气体体积，它们都有固定的最大体积，所以大家在设计实们都有固定的最大体积，所以大家在设计实验时还应考虑什么问题？验时还应考虑什么问题？3 3、气体的体积在测量时应减掉注入稀硫酸的、气体的体积在测量时应减掉注入稀硫酸的体积，你如何知道稀硫酸的体积呢？体积，你如何知道稀硫酸的体积呢？1.1.气体摩尔体积测定装置气体摩尔体积测定装置反应发生器、储液瓶、液体量瓶反应发生器、储液瓶、液体量瓶组成：组成：瓶下部有：加料口、瓶下部有：加料口、橡皮塞橡皮塞储液瓶储液瓶带有玻璃带有玻璃瓶塞和伸至瓶底的瓶塞和伸至瓶底的导液管；瓶上刻度导液管；瓶上刻度线标明容积约线标明容积约200ml200ml的位置；上的位置；上部有数字式温度计部有数字式温度计探头。探头。液体量瓶液体量瓶瓶颈上瓶颈上有有110130mL110130mL刻度线刻度线（可准确读出进入量（可准确读出进入量瓶的液体体积）瓶的液体体积）.气体发生装置：气体发生装置：.排液装置：排液装置：.量液装置：量液装置：测量液体的装置只能测量测量液体的装置只能测量110130mL110130mL，镁带，镁带质量约取多少？（范围）质量约取多少？（范围）问：问：理论计算值：理论计算值：克克克克为保证实验较高成功率，所取镁带质量为保证实验较高成功率，所取镁带质量克克克克2.气体摩尔体积测定仪的装配气体摩尔体积测定仪的装配.在铁底座上旋装在铁底座上旋装A A、B B、C C三个托盘；三个托盘；.把把A A瓶固定在底座左边位置，瓶固定在底座左边位置，C C瓶固定在底座瓶固定在底座右边位置，螺旋调节高低，胶管把右边位置，螺旋调节高低，胶管把A A、B B、C C三三瓶紧密相连。瓶紧密相连。.装配装配B B瓶，向瓶，向B B瓶加入品红液（便于观察）瓶加入品红液（便于观察）至刻度线，盖上瓶塞；至刻度线，盖上瓶塞；3.3.实验步骤实验步骤.装配好气体摩尔体积测定装置，作气密性检装配好气体摩尔体积测定装置，作气密性检查。查。橡皮塞塞紧橡皮塞塞紧A A瓶加料口，瓶加料口，B B瓶内导管液面上升，瓶内导管液面上升，上升液柱上升液柱1min1min不下降，则气密性良好。不下降，则气密性良好。方法：方法：.称量所需镁带称量所需镁带砂布除去镁带表面氧化层，称砂布除去镁带表面氧化层，称0.110g(0.110g(精确精确至），数值记录于表至），数值记录于表.加料（镁带）加料（镁带）A A瓶出气口处拆下胶管，倾斜，取下加料口瓶塞，瓶出气口处拆下胶管，倾斜，取下加料口瓶塞，用小烧杯加入用小烧杯加入20mL20mL水于水于A A瓶（降低反应时硫酸浓瓶（降低反应时硫酸浓度），再加入称量后的镁带，橡胶塞塞紧加料口。度），再加入称量后的镁带，橡胶塞塞紧加料口。.抽气调压抽气调压第第1 1次用注射器次用注射器用注射器在用注射器在A A瓶加料口处抽气，使瓶加料口处抽气，使B B瓶中导管内外瓶中导管内外液面持平。液面持平。作用：使装置内外压一致，反应位于起始状态。作用：使装置内外压一致，反应位于起始状态。注射器捏住针头拔出注射器捏住针头拔出用注射器吸入用注射器吸入10mL 3mol/LH10mL 3mol/LH2 2SOSO4 4，针头扎进，针头扎进A A瓶加瓶加料口橡皮塞，料口橡皮塞，H H2 2SOSO4 4注入注入A A瓶。注入后迅速拔出瓶。注入后迅速拔出针头。记录气体温度（用于计算理论值）。针头。记录气体温度（用于计算理论值）。.加硫酸和记录温度加硫酸和记录温度第第2 2次用注射器次用注射器.读数读数镁带完全反应后，读出镁带完全反应后，读出C C瓶液体体积，估读至，记瓶液体体积，估读至，记录于表录于表.再次抽气调压，记录体积于表再次抽气调压，记录体积于表第第3 3次次用注射器用注射器使使B B瓶内外液面持平，恢复原状态，减小误差。瓶内外液面持平，恢复原状态，减小误差。作用：作用：V V氢气氢气=V=V液体量瓶液体量瓶-V-V硫酸硫酸+V+V抽出气体抽出气体.第二次测定第二次测定.计算计算四次数据记录四次数据记录实验步骤小结：实验步骤小结：二次加料二次加料三次使用注射器三次使用注射器一次称量一次称量练习：为测定氢气的摩尔体积练习：为测定氢气的摩尔体积,去一段镁条去一段镁条,用用砂纸打磨掉表面的氧化膜后砂纸打磨掉表面的氧化膜后,再截取两段再截取两段,分分别与硫酸反应，数据见表。别与硫酸反应，数据见表。镁带质镁带质量（量（g g）硫酸体硫酸体积（积（mL)mL)液体量瓶液体量瓶中液体中液体(mL)(mL)氢气体氢气体积积(mL)(mL)计算计算1mol1mol氢氢气体积气体积(L)(L)0.0990.09910.010.0120.5120.50.1040.10410.010.0128.5128.5.两次实验两次实验,1molH,1molH2 2体积平均值体积平均值.填表填表.已知实验温度下已知实验温度下,1molH,1molH2 2体积理论值体积理论值27.34L,27.34L,求实验误差求实验误差三、注意事项三、注意事项2.2.镁带要用砂皮打磨干净，两次称量尽可能接近，镁带要用砂皮打磨干净，两次称量尽可能接近，即时记录数据（精确到）即时记录数据（精确到）1.1.装配时：调节螺旋，使三瓶连接紧密，保持水平装配时：调节螺旋，使三瓶连接紧密，保持水平3.3.反应开始前要调整整个装置的内外压一致反应开始前要调整整个装置的内外压一致4.4.反应开始前：要用橡皮筋固定反应开始前：要用橡皮筋固定B B瓶的玻璃塞瓶的玻璃塞以以防气压过大冲出防气压过大冲出5.5.取稀硫酸的整个过程中针头一直朝下，以防取稀硫酸的整个过程中针头一直朝下，以防硫酸溅出伤人硫酸溅出伤人6.6.加硫酸时要一气呵成，拔出针头要迅速又要保加硫酸时要一气呵成，拔出针头要迅速又要保证橡皮塞不被冲出证橡皮塞不被冲出常温下常温下1mol1mol气体体积理论值气体体积理论值1.1.实验误差表示方法实验误差表示方法绝对误差绝对误差=实验值实验值-理论值理论值PRTVn四、实验误差的原因分析四、实验误差的原因分析系统误差：来源于仪器装置和药品自身误差。系统误差：来源于仪器装置和药品自身误差。偶然误差：测定时某些偶然因素。偶然误差：测定时某些偶然因素。过失误差：操作错误引起的误差。过失误差：操作错误引起的误差。2.2.产生误差的原因：产生误差的原因：测定方法的科学性；测定方法的科学性；仪器的精度；仪器的精度；所用试剂的纯度；所用试剂的纯度；实验操作的正确性。实验操作的正确性。4.4.误差分析举例误差分析举例3.3.减小误差方法减小误差方法.装置漏气装置漏气.没有擦去镁带表面的氧化膜没有擦去镁带表面的氧化膜.镁带中含有与硫酸不反应的杂质镁带中含有与硫酸不反应的杂质镁带中含有铝杂质镁带中含有铝杂质.反应前未对储液瓶作抽气操作反应前未对储液瓶作抽气操作.反应后未对储液瓶作抽气操作反应后未对储液瓶作抽气操作.稀硫酸的量不足，镁带没有完全反应稀硫酸的量不足，镁带没有完全反应偏低偏低偏低偏低偏低偏低偏低偏低偏低偏低偏高偏高偏高偏高练习：练习：1.1.课题课题:用气体摩尔体积测定装置用气体摩尔体积测定装置(如图如图)测测定常温下定常温下1mol1mol氧气体积氧气体积提供试剂提供试剂:MnO:MnO2 2、H H2 2O O2 2溶液溶液回答回答.反应方程式反应方程式.仪器仪器A A中预先盛试剂中预先盛试剂_,_,注射器注入注射器注入A A中试剂是中试剂是_._.仪器仪器C C刻度数据范围刻度数据范围110-130mL110-130mL，取，取H H2 2O O2 2溶液溶液10mL10mL，则，则H H2 2O O2 2浓度最大为浓度最大为_mol/L,_mol/L,最小为最小为_mol/L_mol/L（室温下，（室温下，1mol1mol氧气为）氧气为）.现取现取10mL10mL、2 2O O2 2完全反应，仪器完全反应，仪器C C读数读数122.0mL,122.0mL,计算室温下计算室温下1mol1mol氧气体积测定值氧气体积测定值_._.A B C A B C