測定1mol氣體的體積

1、科學用實驗看世界！科學用實驗看世界！ 實驗實驗1 1：電解水得到氫氣和氧氣：電解水得到氫氣和氧氣 說明水是由氫元素、氧元素組成的；說明水是由氫元素、氧元素組成的； 實驗實驗2:2:噴泉實驗用水吸收氯化氫氣體噴泉實驗用水吸收氯化氫氣體 說明氯化氫易溶于水；說明氯化氫易溶于水； 實驗實驗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 說明催化劑可加快化學反應速率說明催化劑可加快化學反應速率 化學的定量測定：化學的定量測定： 定量測定是從定量測定是從“量量”的角度認識物質(zhì)及其變化規(guī)的角度認識物質(zhì)及其變化規(guī) 律。律。 定量測定技術的進步推動了現(xiàn)代化學的發(fā)展。

2、定量測定技術的進步推動了現(xiàn)代化學的發(fā)展。 定量測定是現(xiàn)代化工生產(chǎn)中控制生產(chǎn)的必要條件。定量測定是現(xiàn)代化工生產(chǎn)中控制生產(chǎn)的必要條件。 定量測定中定量測定中“準確性準確性”極其重要。極其重要。 定量測定方法：定量測定方法： 稱質(zhì)量、量體積、確定溫度的變化數(shù)等稱質(zhì)量、量體積、確定溫度的變化數(shù)等 定量儀器：定量儀器： 電子天平、量筒、滴定管、溫度計、秒表等電子天平、量筒、滴定管、溫度計、秒表等 M M X NA NA Vm X Vm m V n N c V V 氣體體積與其他氣體體積與其他 物理量之間的物理量之間的 關系：關系： 常溫常壓時，常溫常壓時，1mol1mol氣體的體積比標準狀況下的氣體的體

3、積比標準狀況下的 22.4L22.4L大還是?。看筮€是?。?10.1 10.1 測定測定1mol1mol氣體的體積氣體的體積 一、測定一、測定1mol1mol氣體體積的方法氣體體積的方法 1.1.原理原理 m V V n 2.2.計算方法計算方法 m VVVM V m nm M 以以1molH1molH2 2體積測定為例，用鎂和足量的稀硫酸反應。體積測定為例，用鎂和足量的稀硫酸反應。 Mg+HMg+H2 2SOSO4 4MgSOMgSO4 4+H+H2 2 3.3.測定測定H H2 2的摩爾體積：的摩爾體積： 水的體積水的體積 MgMg的質(zhì)量的質(zhì)量 轉(zhuǎn)化為測定固態(tài)或液態(tài)的量轉(zhuǎn)化為測定固態(tài)或液態(tài)

4、的量 需測需測 定定 轉(zhuǎn)化轉(zhuǎn)化 氫氣的體積氫氣的體積 H H2 2質(zhì)量質(zhì)量 222 2 2 () () ()() () ()()() ()() m Mg Mg Mg Mg Mg HHHH m H M VM m VVV V nn 4.4.計算公式計算公式 方法：方法： 5.5.實驗方法實驗方法 . .稱量鎂帶的質(zhì)量，加入足量的稀硫酸，通過稱量鎂帶的質(zhì)量，加入足量的稀硫酸，通過 換算可以得到換算可以得到H H2 2的的m m . .排水法收集氫氣（因為它不易溶于水），通排水法收集氫氣（因為它不易溶于水），通 過測量排出水的體積來測量氫氣的體積。過測量排出水的體積來測量氫氣的體積。 . .計算計算

5、. .裝置：裝置： . .原理：原理： . .氣體發(fā)生裝置氣體發(fā)生裝置無需加熱的固液反應無需加熱的固液反應 . .氣體收集裝置氣體收集裝置排水裝置排水裝置 . .量體積裝置量體積裝置 排水法用量筒收集，并量取氣體體積。排水法用量筒收集，并量取氣體體積。 缺點：缺點： 量筒不能收集氣量筒不能收集氣 體，并且收集后體，并且收集后 測出體積不準確。測出體積不準確。 二、化學反應氣體體積測定裝置二、化學反應氣體體積測定裝置 設計測定設計測定H H2 2的摩爾體積的實驗方案。的摩爾體積的實驗方案。 方案方案1 1： 將生成的氫氣用氣球收集。氣球的體積將生成的氫氣用氣球收集。氣球的體積 就是氫氣的體積。就

6、是氫氣的體積。 缺點：缺點： 氣球體積難以準氣球體積難以準 確測定，實驗誤確測定，實驗誤 差大。差大。 方案方案2 2： 用鎂跟足量的稀硫酸反應制得用鎂跟足量的稀硫酸反應制得H H2 2，并通入短進，并通入短進 長出的廣口瓶，氣體將液體壓入量筒中收集。長出的廣口瓶，氣體將液體壓入量筒中收集。 注意：注意： 量筒中液體量筒中液體 體積減去注體積減去注 入硫酸的體入硫酸的體 積才是生成積才是生成 的氣體體積。的氣體體積。 方案方案3 3： 用鎂跟足量的稀硫酸反應制得用鎂跟足量的稀硫酸反應制得H H2 2，將生成的氫，將生成的氫 氣用針筒收集。針筒顯示的體積減去注入硫酸氣用針筒收集。針筒顯示的體積減

7、去注入硫酸 的體積就是氫氣的體積。的體積就是氫氣的體積。 優(yōu)點：優(yōu)點： 針筒可以直針筒可以直 接測出氣體接測出氣體 的體積。的體積。 方案方案4 4： 1 1、在實驗過程中我們稱鎂帶的質(zhì)量，并用鎂、在實驗過程中我們稱鎂帶的質(zhì)量，并用鎂 帶的質(zhì)量進行計算，對加入的硫酸有什么要帶的質(zhì)量進行計算，對加入的硫酸有什么要 求嗎？求嗎？ 2 2、無論是用量筒還是用針筒測氣體體積，它、無論是用量筒還是用針筒測氣體體積，它 們都有固定的最大體積，所以大家在設計實們都有固定的最大體積，所以大家在設計實 驗時還應考慮什么問題？驗時還應考慮什么問題？ 3 3、氣體的體積在測量時應減掉注入稀硫酸的、氣體的體積在測量時

8、應減掉注入稀硫酸的 體積，你如何知道稀硫酸的體積呢？體積，你如何知道稀硫酸的體積呢？ 1.1.氣體摩爾體積測定裝置氣體摩爾體積測定裝置 反應發(fā)生器、儲液瓶、液體量瓶反應發(fā)生器、儲液瓶、液體量瓶組成：組成： 瓶下部有：加料口、瓶下部有：加料口、 橡皮塞橡皮塞 儲液瓶儲液瓶帶有玻璃帶有玻璃 瓶塞和伸至瓶底的瓶塞和伸至瓶底的 導液管；瓶上刻度導液管；瓶上刻度 線標明容積約線標明容積約 200ml200ml的位置；上的位置；上 部有數(shù)字式溫度計部有數(shù)字式溫度計 探頭。探頭。 液體量瓶液體量瓶瓶頸上瓶頸上 有有110130mL110130mL刻度線刻度線 （可準確讀出進入量（可準確讀出進入量 瓶的液體體

9、積）瓶的液體體積） . .氣體發(fā)生裝置：氣體發(fā)生裝置： . .排液裝置：排液裝置： . .量液裝置：量液裝置： 測量液體的裝置只能測量測量液體的裝置只能測量110130mL110130mL，鎂帶，鎂帶 質(zhì)量約取多少？（范圍）質(zhì)量約取多少？（范圍） 問：問： 理論計算值：理論計算值： 0.1070.107克克0.1290.129克克 為保證實驗較高成功率，所取鎂帶質(zhì)量為保證實驗較高成功率，所取鎂帶質(zhì)量 0.1000.100克克0.1100.110克克 2.氣體摩爾體積測定儀的裝配氣體摩爾體積測定儀的裝配 . .在鐵底座上旋裝在鐵底座上旋裝A A、B B、C C三個托盤；三個托盤； . .把把A

10、A瓶固定在底座左邊位置，瓶固定在底座左邊位置，C C瓶固定在底座瓶固定在底座 右邊位置，螺旋調(diào)節(jié)高低，膠管把右邊位置，螺旋調(diào)節(jié)高低，膠管把A A、B B、C C三三 瓶緊密相連。瓶緊密相連。 . .裝配裝配B B瓶，向瓶，向B B瓶加入品紅液（便于觀察）瓶加入品紅液（便于觀察） 至刻度線，蓋上瓶塞；至刻度線，蓋上瓶塞； 3.3.實驗步驟實驗步驟 . .裝配好氣體摩爾體積測定裝置，作氣密性檢裝配好氣體摩爾體積測定裝置，作氣密性檢 查。查。 橡皮塞塞緊橡皮塞塞緊A A瓶加料口，瓶加料口，B B瓶內(nèi)導管液面上升，瓶內(nèi)導管液面上升， 上升液柱上升液柱1min1min不下降，則氣密性良好。不下降，則氣密

11、性良好。 方法：方法： . .稱量所需鎂帶稱量所需鎂帶 砂布除去鎂帶表面氧化層，稱砂布除去鎂帶表面氧化層，稱0.100g0.100g 0.110g (0.110g (精確至精確至0.001g0.001g），數(shù)值記錄于表），數(shù)值記錄于表 . .加料（鎂帶）加料（鎂帶） A A瓶出氣口處拆下膠管，傾斜，取下加料口瓶塞，瓶出氣口處拆下膠管，傾斜，取下加料口瓶塞， 用小燒杯加入用小燒杯加入20mL20mL水于水于A A瓶（降低反應時硫酸濃瓶（降低反應時硫酸濃 度），再加入稱量后的鎂帶，橡膠塞塞緊加料口。度），再加入稱量后的鎂帶，橡膠塞塞緊加料口。 . .抽氣調(diào)壓抽氣調(diào)壓第第1 1次用注射器次用注射器

12、用注射器在用注射器在A A瓶加料口處抽氣，使瓶加料口處抽氣，使B B瓶中導管內(nèi)外瓶中導管內(nèi)外 液面持平。液面持平。 作用：使裝置內(nèi)外壓一致，反應位于起始狀態(tài)。作用：使裝置內(nèi)外壓一致，反應位于起始狀態(tài)。 注射器捏住針頭拔出注射器捏住針頭拔出 用注射器吸入用注射器吸入10mL 3mol/LH10mL 3mol/LH2 2SOSO4 4溶液，針頭扎進溶液，針頭扎進A A瓶瓶 加料口橡皮塞，將加料口橡皮塞，將H H2 2SOSO4 4溶液注入溶液注入A A瓶。注入后迅速瓶。注入后迅速 拔出針頭。記錄氣體溫度（用于計算理論值）。拔出針頭。記錄氣體溫度（用于計算理論值）。 . .加硫酸和記錄溫度加硫酸和記

13、錄溫度第第2 2次用注射器次用注射器 . .讀數(shù)讀數(shù) 鎂帶完全反應后，讀出鎂帶完全反應后，讀出C C瓶液體體積，估讀至瓶液體體積，估讀至0.1mL0.1mL， 記錄于表記錄于表 . .再次抽氣調(diào)壓，記錄體積于表再次抽氣調(diào)壓，記錄體積于表第第3 3次次 用注射器用注射器 使使B B瓶內(nèi)外液面持平，恢復原狀態(tài)，減小誤差。瓶內(nèi)外液面持平，恢復原狀態(tài)，減小誤差。 作用：作用： V V氫氣 氫氣=V =V液體量瓶 液體量瓶-V -V硫酸 硫酸+V +V抽出氣體 抽出氣體 . .第二次測定第二次測定 . .計算計算 四次數(shù)據(jù)記錄四次數(shù)據(jù)記錄 實驗步驟小結(jié)：實驗步驟小結(jié)： 二次加料二次加料 三次使用注射器三

14、次使用注射器 一次稱量一次稱量 練習：為測定氫氣的摩爾體積練習：為測定氫氣的摩爾體積, ,去一段鎂條去一段鎂條, ,用用 砂紙打磨掉表面的氧化膜后砂紙打磨掉表面的氧化膜后, ,再截取兩段再截取兩段, ,分分 別與硫酸反應，數(shù)據(jù)見表。別與硫酸反應，數(shù)據(jù)見表。 鎂帶質(zhì)鎂帶質(zhì) 量（量（g g） 硫酸體硫酸體 積（積（mL)mL) 液體量瓶液體量瓶 中液體中液體(mL)(mL) 氫氣體氫氣體 積積(mL)(mL) 計算計算1mol1mol氫氫 氣體積氣體積(L)(L) 0.0990.09910.010.0120.5120.5 0.1040.10410.010.0128.5128.5 . .兩次實驗兩次

15、實驗,1molH,1molH2 2體積平均值體積平均值 . .填表填表 . .已知實驗溫度下已知實驗溫度下,1molH,1molH2 2體積理論值體積理論值27.34L,27.34L, 求實驗誤差求實驗誤差 三、注意事項三、注意事項 2.2.鎂帶要用砂皮打磨干凈，兩次稱量盡可能接近，鎂帶要用砂皮打磨干凈，兩次稱量盡可能接近， 即時記錄數(shù)據(jù)（精確到即時記錄數(shù)據(jù)（精確到0.001g0.001g） 1.1.裝配時：調(diào)節(jié)螺旋，使三瓶連接緊密，保持水平裝配時：調(diào)節(jié)螺旋，使三瓶連接緊密，保持水平 3.3.反應開始前要調(diào)整整個裝置的內(nèi)外壓一致反應開始前要調(diào)整整個裝置的內(nèi)外壓一致 4.4.反應開始前：要用橡皮

16、筋固定反應開始前：要用橡皮筋固定B B瓶的玻璃塞瓶的玻璃塞以以 防氣壓過大沖出防氣壓過大沖出 5.5.取稀硫酸的整個過程中針頭一直朝下，以防取稀硫酸的整個過程中針頭一直朝下，以防 硫酸濺出傷人硫酸濺出傷人 6.6.加硫酸時要一氣呵成，拔出針頭要迅速又要保加硫酸時要一氣呵成，拔出針頭要迅速又要保 證橡皮塞不被沖出證橡皮塞不被沖出 常溫下常溫下1mol1mol氣體體積理論值氣體體積理論值 1.1.實驗誤差表示方法實驗誤差表示方法 絕對誤差絕對誤差= =實驗值實驗值- -理論值理論值 P RT V n R=8.314R=8.314 24.5L24.5L 四、實驗誤差的原因分析四、實驗誤差的原因分析

17、系統(tǒng)誤差：來源于儀器裝置和藥品自身誤差。系統(tǒng)誤差：來源于儀器裝置和藥品自身誤差。 偶然誤差：測定時某些偶然因素。偶然誤差：測定時某些偶然因素。 過失誤差：操作錯誤引起的誤差。過失誤差：操作錯誤引起的誤差。 2.2.產(chǎn)生誤差的原因：產(chǎn)生誤差的原因： 測定方法的科學性；測定方法的科學性； 儀器的精度；儀器的精度； 所用試劑的純度；所用試劑的純度； 實驗操作的正確性。實驗操作的正確性。 4.4.誤差分析舉例誤差分析舉例 3.3.減小誤差方法減小誤差方法 . .裝置漏氣裝置漏氣 . .沒有擦去鎂帶表面的氧化膜沒有擦去鎂帶表面的氧化膜 . .鎂帶中含有與硫酸不反應的雜質(zhì)鎂帶中含有與硫酸不反應的雜質(zhì) 鎂帶

18、中含有鋁雜質(zhì)鎂帶中含有鋁雜質(zhì) . .反應前未對儲液瓶作抽氣操作反應前未對儲液瓶作抽氣操作 . .反應后未對儲液瓶作抽氣操作反應后未對儲液瓶作抽氣操作 . .稀硫酸的量不足，鎂帶沒有完全反應稀硫酸的量不足，鎂帶沒有完全反應 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 練習：練習：1.1.課題課題: :用氣體摩爾體積測定裝置用氣體摩爾體積測定裝置( (如圖如圖) )測測 定常溫下定常溫下1mol1mol氧氣體積氧氣體積 提供試劑提供試劑:MnO:MnO2 2、H H2 2O O2 2溶液溶液 回答回答. .反應方程式反應方程式 . .儀器儀器A A中預先盛試劑中預先盛試劑_,_,注射器注入注射器注入A A 中試劑是中試劑是_._. . .儀器儀器C C刻度數(shù)據(jù)范圍刻度數(shù)據(jù)范圍110-130mL110-130mL，取，取H H2 2O O2 2溶液溶液 10mL10mL，則，則H H2 2O O2 2濃度最大為濃度最大為_mol/L,_mol/L,最小為最小為 _mol/L_mol/L（室溫下，（室溫下，1mol1mol氧氣為氧氣為24.0L24.0L） . .現(xiàn)取現(xiàn)取10mL10mL、0.95mol/