一摩爾氣體體積的測量公開課一等獎(jiǎng)市優(yōu)質(zhì)課賽課獲獎(jiǎng)?wù)n件

第10章學(xué)習(xí)幾種定量測定方法化學(xué)實(shí)驗(yàn)的類型：定性實(shí)驗(yàn)：定量實(shí)驗(yàn):通過實(shí)驗(yàn)大致得到被測物的一些特性通過實(shí)驗(yàn)得到被測物的一些準(zhǔn)確特性10.1

測定1mol氣體的體積氣體體積與其他物理量之間的關(guān)系×6.02×1023×22.4L/mol÷6.02×1023÷

22.4L/mol×Mg/mol÷

Mg/mol知識(shí)回顧2．1mol不同的固態(tài)和液態(tài)物質(zhì)為什么其體積各不相同？3．影響氣體體積的因素有哪些？當(dāng)分子數(shù)目相同時(shí)，氣體體積的大小主要決定于氣體分子之間的距離。氣體分子之間的距離受溫度、壓強(qiáng)影響大1mol不同固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)所含基本結(jié)構(gòu)微粒數(shù)相同，因而固態(tài)或液態(tài)物質(zhì)體積大小的決定因素是其結(jié)構(gòu)微粒本身的大小。1．決定物質(zhì)所占體積大小有哪些因素？微粒數(shù)目、微粒的大小和微粒之間的距離4.什么是氣體摩爾體積（Vm）

是指1mol任何氣體所具有的體積

說明：①Vm可以是任意值。（因?yàn)闇囟?、壓?qiáng)未知）②同溫同壓下Vm取值相同。（S.T.P.時(shí)，Vm=22.4L/mol）5．常溫常壓時(shí)，1摩爾氣體體積比標(biāo)準(zhǔn)狀況下的22.4升大還是?。吭蚴鞘裁?？一定物質(zhì)的量的氣體，當(dāng)溫度升高時(shí)，氣體分子之間的距離增大，當(dāng)壓強(qiáng)增大時(shí)，氣體分子之間的距離減小，6、阿伏伽德羅定律的內(nèi)涵是什么？

在同溫同壓下，相同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的分子。2．1mol物質(zhì)的體積是否為22.4L？1．決定物質(zhì)所占體積大小有哪些因素？微粒數(shù)目、微粒的大小和微粒之間的距離3．1mol氣體的體積是否為22.4L？4.什么是氣體摩爾體積（Vm）

是指1mol任何氣體所具有的體積

5、阿伏伽德羅定律的內(nèi)涵是什么？

在同溫同壓下，相同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的分子。測定1mol氣體的體積，我們需要哪些數(shù)據(jù)？

氣體的體積V和氣體的物質(zhì)的量n。

困難：

氣體物質(zhì)的量和體積直接測量非常困難

說明：①將直接測量轉(zhuǎn)為間接測定。②排水法測定通過方程式用固體反應(yīng)物換算

實(shí)驗(yàn)使用氣體的選擇排水法收集不能加熱制備用固體反應(yīng)物制備無毒無害的氣體

選擇H2作為實(shí)驗(yàn)氣體

方案：金屬鎂與稀硫酸反應(yīng)

問題一：用鎂還是硫酸的量來求氫氣的量？問題二：是否要使鎂與硫酸的物質(zhì)的量為1：1反應(yīng)？稱量鎂的質(zhì)量硫酸過量使鎂完全反應(yīng)掉Mg+H2SO4→MgSO4+H2↑一、測定1mol氣體的體積實(shí)驗(yàn)原理1、測定原理

——某溫度下，用一定量的鎂帶跟足量的稀硫酸反應(yīng)，測出產(chǎn)生氫氣的體積，從而計(jì)算出該溫度下1mol氫氣的體積。

2、測定方法

（1）稱量鎂帶質(zhì)量，用其與足量稀硫酸反應(yīng)，用鎂的質(zhì)量計(jì)算氫氣的質(zhì)量。（2）產(chǎn)生的氫氣用排液法收集，量出體積。3、計(jì)算公式

討論：設(shè)計(jì)用鎂和足量的稀硫酸反應(yīng)，測定H2的摩爾體積的實(shí)驗(yàn)方案。

鎂的質(zhì)量實(shí)驗(yàn)室里用什么儀器測定？氣體摩爾體積的測定裝置應(yīng)該有幾部分組成？氣體的發(fā)生裝置、氣體收集裝置、量體積裝置

思考：用什么樣的裝置來制取氫氣（1）固體和固體加熱制取氣體（2）固體和液體加熱制取氣體O2、NH3、CH4等HCl、Cl2

等實(shí)驗(yàn)室制取氣體的裝置（3）固體和液體反應(yīng)制取氣體不需要加熱思考2：氫氣的體積如何來測定？啟普發(fā)生器氣體

排液裝置（短進(jìn)長出）量液裝置用鎂跟足量的稀硫酸反應(yīng)制得H2，并通入短進(jìn)長出的廣口瓶，氣體將液體壓入量筒中收集

缺點(diǎn)：量筒中液體的體積不是氫氣體積。生成氣體的體積＝量筒中液體的體積－加入的硫酸的體積＋導(dǎo)管中液體的體積簡易的氣體摩爾體積測定裝置氣體發(fā)生裝置排液裝置量液裝置氣體收集裝置：量體積裝置：排水集氣；測量排出水的體積。（儲(chǔ)液瓶）（液體量瓶）氣體發(fā)生裝置：二、實(shí)驗(yàn)儀器1.化學(xué)反應(yīng)氣體體積測定儀由三部分組成：

氣體發(fā)生器儲(chǔ)液瓶液體量瓶

氣體摩爾體積測定裝置

——化學(xué)反應(yīng)氣體體積測定儀1、氣體發(fā)生裝置：氣體發(fā)生器——帶支管的錐形瓶（加料口、橡皮塞）2、排液裝置：儲(chǔ)液瓶——帶有玻璃瓶塞和伸至瓶底的導(dǎo)液管3、量液裝置：液體量瓶——量瓶瓶頸上有110—130mL刻度線（可正確讀出進(jìn)入量瓶的液體體積）（一）構(gòu)造（二）連接方案1：介紹：用鎂跟足量的稀硫酸反應(yīng)制得H2，將生成的氫氣用氣球收集。氣球的體積就是氫氣的體積。缺點(diǎn)：氣球體積難以準(zhǔn)確測定，實(shí)驗(yàn)誤差大。練習(xí)：分析以下實(shí)驗(yàn)裝置用來測定氣體摩爾體積的優(yōu)缺點(diǎn)方案2：缺點(diǎn)：量筒讀數(shù)不是氫氣體積，且量筒中的水壓會(huì)使氣體體積測量產(chǎn)生較大誤差，修正操作繁瑣。介紹：用鎂跟足量的稀硫酸反應(yīng)制得H2，利用排水法用量筒收集，并量取氣體體積。方案3：介紹：用鎂跟足量的稀硫酸反應(yīng)制得H2，將生成的氫氣用針筒收集。優(yōu)點(diǎn)：針筒可以直接測出氣體的體積。氣體的體積＝針筒的讀數(shù)－加入的硫酸的體積缺點(diǎn)：氣體壓強(qiáng)有誤差，較難控制同壓10.1-2裝置使用原理：

用針筒取硫酸，注入到氣體發(fā)生器中與鎂反應(yīng)，產(chǎn)生的氫氣將儲(chǔ)液瓶中的品紅溶液壓入液體量瓶中。分析:

這套裝置在使用過程中應(yīng)注意哪些問題？

化學(xué)反應(yīng)氣體體積測定儀氣體發(fā)生器儲(chǔ)液瓶液體量瓶三、實(shí)驗(yàn)步驟及注意事項(xiàng)1．記錄實(shí)驗(yàn)時(shí)室內(nèi)溫度和壓強(qiáng)；

裝配好化學(xué)反應(yīng)氣體體積測定儀,作氣密性檢查2．用砂紙擦去鎂帶表面氧化膜，精確測量鎂條的質(zhì)量，把數(shù)值記錄于表格如何檢查裝置的氣密性？鎂條的質(zhì)量可任意稱量嗎？為什么要記錄測定環(huán)境的溫度？

向儲(chǔ)液瓶中加入品紅溶液，至刻度線，塞上瓶塞目的是什么？常溫下：0.100~0.110g硫酸的質(zhì)量呢？硫酸應(yīng)過量，以保證鎂完全反應(yīng)說明：使用品紅溶液是為了讀數(shù)方便測定體積時(shí)的溫度和壓強(qiáng)

沒有對(duì)應(yīng)的溫度與壓強(qiáng)的氣體

體積沒有任何意義換算成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積

氣密性檢查

——用橡皮塞塞緊A瓶加料口，進(jìn)行氣密性檢查。當(dāng)橡皮塞塞緊時(shí)，B瓶內(nèi)導(dǎo)管中的液面會(huì)上升，上升液柱在1min內(nèi)不下降，確認(rèn)裝置氣密性良好。（如圖所示，B瓶內(nèi)內(nèi)外液面差）。(2)、從氣體發(fā)生器的橡皮塞處用注射器向其中諸如一定量的水，如果儲(chǔ)液瓶內(nèi)導(dǎo)管中的液面上升，且上升的液柱在1min內(nèi)不下降，可確認(rèn)裝置氣密性良好。(3)、從氣體發(fā)生器的橡皮塞處用注射器抽出一定量的空氣，如果儲(chǔ)液瓶內(nèi)導(dǎo)管口產(chǎn)生氣泡，可確認(rèn)裝置氣密性良好。(4)、用手捂氣體發(fā)生器一段時(shí)間，如果儲(chǔ)液瓶內(nèi)導(dǎo)管中液面上升，手松開后，液面又恢復(fù)至原位置，可確認(rèn)裝置氣密性良好。氣密性檢查（其他方法）：思考討論：假設(shè)標(biāo)準(zhǔn)狀況下，金屬鎂的質(zhì)量應(yīng)控制在什么范圍內(nèi)？結(jié)果：（1）假設(shè)液體量瓶最大讀數(shù)130mL，氫氣體積130-10=120mL,消耗鎂的質(zhì)量

(0.12/22.4)×24=0.1286g.

（2）假設(shè)液體量瓶最小讀數(shù)110mL，氫氣體積110-10=100mL,消耗鎂的質(zhì)量

(0.1/22.4)×24=0.1071g.鎂的質(zhì)量控制在0.1071—0.1286g之間。綜合考慮溫度和壓強(qiáng)對(duì)氣體體積的影響所以鎂的質(zhì)量控制在0.100—0.110g之間。

3、加水和鎂帶在A瓶出氣口處拆下膠管，使A瓶傾斜。取下加料口橡皮塞，用量筒（或小燒杯）加入約20mL水

再把已稱量的鎂帶加到A瓶底部。然后用膠管連接B瓶，橡皮塞塞緊加料口。（目的是降低反應(yīng)時(shí)硫酸的濃度），4、抽氣調(diào)壓用注射器從A瓶加料口處抽氣，當(dāng)B瓶中導(dǎo)管內(nèi)液面和外液面持平時(shí)，可以確認(rèn)裝置內(nèi)外壓強(qiáng)基本一致，反應(yīng)位于起始狀態(tài)?！?次用注射器

5、加硫酸

——用注射器吸入10ml3mol/LH2SO4，注入A瓶，注入后迅速拔出針頭。觀察現(xiàn)象，記錄氣體溫度。為什么用針筒加完稀硫酸后要迅速拔出？應(yīng)怎樣操作？避免H2從針筒處逸出。要捏住針頭拔出，不要使針頭和針筒脫離?！?次用注射器6、讀數(shù)

（1）反應(yīng)開始排出液體速度較快，后逐漸變慢，當(dāng)目測A瓶中鎂帶幾乎都反應(yīng)完時(shí)，可用左手握住A瓶膠塞輕輕上下振蕩，使少量氣體盡可能逸出。當(dāng)C瓶內(nèi)插頭口不再滴液時(shí)確認(rèn)反應(yīng)完成。（2）讀出C瓶中體積數(shù):從C托盤中取出C瓶，讀出液體cml。ABC注意：注射器及液體量瓶（C瓶）刻度最小分度均為0.5mL讀數(shù)估計(jì)至0.2~0.3ml。

怎樣正確地讀取量液瓶的讀數(shù)？讀數(shù)時(shí)，視線與液體量瓶內(nèi)液體凹液面的最低點(diǎn)相切即平視。

7、再次抽氣調(diào)壓

用注射器從A瓶加料口處抽氣，使B瓶中導(dǎo)管內(nèi)外液面持平，讀出注射器內(nèi)氣體體積數(shù)據(jù)bml。

——即為B瓶導(dǎo)管內(nèi)沒有排出的液體量?！?次用注射器液體量瓶的讀數(shù)就是氫氣的體積嗎？如果不是，那應(yīng)該怎樣計(jì)算？不是，氫氣的體積=量瓶中液體體積—硫酸體積+第二次抽出氣體體積8、再做一次，取兩次的平均值溫度___________，壓強(qiáng)___________四、數(shù)據(jù)記錄與處理氫氣體積＝液體量瓶中液體體積－硫酸體積＋抽出氣體體積兩次實(shí)驗(yàn)平均值：_______________實(shí)驗(yàn)溫度下1mol氫氣體積理論值：_________________實(shí)驗(yàn)誤差：________________思考:氣體發(fā)生器內(nèi)的氫氣并未排開水,是否會(huì)使氫氣的體積偏小?絕對(duì)誤差：實(shí)驗(yàn)值-理論值相對(duì)誤差：常溫下1mol氣體體積的理論值確定方法：先從有關(guān)手冊(cè)上查出某氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的密度，并計(jì)算出標(biāo)準(zhǔn)狀況下1mol該氣體的體積，然后根據(jù)以下公式，換算成某溫度、某壓強(qiáng)下的體積（即理論值）。例如，氫氣在標(biāo)準(zhǔn)狀況下密度為0.0899g/L。標(biāo)準(zhǔn)狀況下，1mol氫氣的體積＝2.016/0.0899＝22.42（L）25℃、101KPa時(shí)，1mol氫氣的體積＝22.42×(273＋25)/273＝24.5（L）

或者用克拉珀龍方程確定理論值，五、實(shí)驗(yàn)誤差的來源及處理辦法1、系統(tǒng)誤差2、偶然誤差3、過失誤差來源于儀器裝置和藥品自身的誤差儀器的精密度高、試劑品質(zhì)好，誤差就小來源于測定時(shí)的某些偶然因素如測定時(shí)，環(huán)境溫度的變化操作失誤所引起的誤差，或叫測量錯(cuò)誤如液體的讀數(shù)偏差、裝置漏氣系統(tǒng)誤差有專門的方法來處理偶然誤差可用多次平行實(shí)驗(yàn)求平均值來減小由測定人的正確操作來消除。六、實(shí)驗(yàn)誤差分析Vm＝—————M(鎂)V(H2)m(鎂)

例.用化學(xué)反應(yīng)氣體體積測定儀測定某溫度下1molH2的體積。如有下述情況，試分析其測定結(jié)果偏大，還是偏?。客瑫r(shí)說明原因。（1）裝置漏氣。偏小，H2體積減小。（2）反應(yīng)完成后未對(duì)儲(chǔ)液瓶（B瓶）作抽氣操作。偏小，B瓶導(dǎo)管中液體體積也應(yīng)計(jì)入H2的體積。（3）使用的鎂帶不純。（提示：雜質(zhì)成分不同，影響不同）按鎂帶中雜質(zhì)的不同有如下幾種情況：(a)雜質(zhì)不跟稀硫酸反應(yīng)或反應(yīng)無氣體產(chǎn)生:

（如Mg外的氧化膜沒有除盡）因產(chǎn)生H2量減小而偏小(b)雜質(zhì)跟稀硫酸反應(yīng)產(chǎn)生氣體（如鋅、鋁雜質(zhì)均產(chǎn)生H2）:若相同質(zhì)量的雜質(zhì)產(chǎn)生H2量比鎂小（如鋅），則偏小；反之（如鋁）,則偏大。（5）沒有記錄實(shí)驗(yàn)時(shí)的溫度，22.4升做理論值22.4升做理論值，理論值不準(zhǔn)。（6）液體量瓶刻度讀數(shù)未扣去硫酸的體積V(排)偏高——Vm偏高；（7）硫酸的量不足，鎂帶沒有完全反應(yīng)V(排)偏低——Vm偏低（8）沒有冷卻到室溫讀數(shù)V(排)偏高——Vm偏高。（4）稱量完鎂帶后再用砂紙擦掉氧化膜V(排)偏低——Vm偏低；通過實(shí)驗(yàn)，試討論如何盡可能減小實(shí)驗(yàn)誤差？1、盡可能擦盡鎂帶表面的氧化層2、裝置不漏氣3、產(chǎn)生的氫氣得到全部計(jì)量4、讀數(shù)準(zhǔn)確等等。本實(shí)驗(yàn)存在一個(gè)系統(tǒng)誤差溫度過高，H2體積膨脹，排水量已經(jīng)過大，無法避免該實(shí)驗(yàn)中保證實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性的關(guān)鍵操作是：準(zhǔn)確稱量鎂條質(zhì)量，準(zhǔn)確讀出氣體體積七、測定常溫下1molH2體積的其它實(shí)驗(yàn)裝置1.量氣裝置（1）測氣管由一頭封口、帶有刻度的細(xì)長玻璃管制成，測氣量程可設(shè)計(jì)為25mL、50mL兩種規(guī)格。測定體積時(shí)，將測氣管注滿水，倒置在盛有水的燒杯里，測氣管下端放一個(gè)倒置的漏斗，引導(dǎo)氣體進(jìn)入測氣管。適用范圍：濃度較稀、反應(yīng)量較小、產(chǎn)生氣體速率較慢的反應(yīng)。優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是較準(zhǔn)確測得某室溫下的氣體體積（因?yàn)闅怏w冷卻后，液面又會(huì)在測氣管內(nèi)上升），可連續(xù)測量讀數(shù)，可測反應(yīng)速率，操作簡