測定1mol氣體的體積.ppt

1、學(xué)習(xí)幾種定量測定的方法,科學(xué)用實驗看世界！,實驗1：電解水得到氫氣和氧氣 說明水是由氫元素、 氧元素組成的； 實驗2:噴泉實驗用水吸收氯化氫氣體 說明氯化氫易溶于水； 實驗3：H2O2在MnO2催化下分解速率加快 說明催化劑可加快化學(xué) 反應(yīng)速率,化學(xué)的定量測定：,定量測定是從“量”的角度認識物質(zhì)及其變化規(guī)律。 定量測定技術(shù)的進步推動了現(xiàn)代化學(xué)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。 定量測定中“準確性”極其重要。,北京大學(xué)張青蓮院士1991年 測 定 的 銦 原 子 量 被 采 用 為 國 際 新 標 準 。,張院士長 期從 事 無 機 化學(xué) 的 教 學(xué)和 研 究 工 作, 治學(xué)

2、嚴謹,不斷創(chuàng)新改進測量手段,所 測 定 的 重 水 密 度 值被 國 際 承 認 是 最 佳 值 之 一 .,化學(xué)的定量測定：,定量測定方法： 稱量、量出體積、確定溫度的變化數(shù)等 定量儀器： 電子天平、量筒、滴定管、溫度計、秒表等,10.1測定1mol氣體的體積,測定1mol氣體的體積，我們需要哪些實驗數(shù)據(jù)？,問題1：,答案：氣體的體積V和氣體的物質(zhì)的量n。,一、原理與方法 1原理,10.1測定1mol氣體的體積,氣體的物質(zhì)的量能用實驗方法直接測定嗎？ 答案：不能。 根據(jù)氣體的物質(zhì)的量=質(zhì)量/摩爾質(zhì)量， 可以測氣體的質(zhì)量。,問題2：,10.1測定1mol氣體的體積,氣體的體積和質(zhì)量的實驗數(shù)據(jù)較

3、難測定，我們是否能將其轉(zhuǎn)化為其他狀態(tài)的物質(zhì)進行測定？ 答案：將氣體的量轉(zhuǎn)化為測定固態(tài)或液態(tài)的量,問題3：,2方法,直接測量,轉(zhuǎn)化,（氫氣的質(zhì)量,鎂帶的質(zhì)量）,間接測量,轉(zhuǎn)化,氫氣的體積,轉(zhuǎn)化,直接測量氫氣的體積比較難，怎么辦？,？,設(shè)計測定1摩爾氣體體積的實驗裝置,以1molH2體積測定為例，用鎂和足量的稀硫酸反應(yīng)，并測定H2的摩爾體積。,10.1測定1mol氣體的體積,探究活動：,氣體摩爾體積的測定裝置應(yīng)該有幾部分組成？,想一想：,解析： 氣體的發(fā)生裝置 氣體收集裝置 量體積裝置,10.1測定1mol氣體的體積,以1molH2體積測定為例，用鎂和足量的稀硫酸反應(yīng)，并測定H2的摩爾體積。,探究

4、活動：,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化 ：測定鎂帶質(zhì)量和H2的體積,10.1測定1mol氣體的體積,一、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，從而計算出該溫度下1mol氫氣的體積。 二、測定方法 （1）制氫氣，用鎂的質(zhì)量計算氫氣的質(zhì)量。 （2）產(chǎn)生的氫氣用排液法收集、量出體積。 三、計算公式,討論內(nèi)容: 以1molH2體積測定為例，用鎂和足量的稀硫酸反應(yīng)，設(shè)計測定H2的摩爾體積的實驗方案。,10.1測定1mol氣體的體積,討論進行中！,測定原理 測定方法 計算公式,復(fù)習(xí)：,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，從而計算出該溫度下1mol氫氣的體積。,（1

5、）制氫氣，用鎂的質(zhì)量計算氫氣質(zhì)量。 （2）產(chǎn)生氫氣用排液法收集、量出體積。,10.1測定1mol氣體的體積,方案1,方案展示：,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。,缺點： 量筒不能收集氣體，并且收集后測出體積不準確。,10.1測定1mol氣體的體積,方案2,方案展示：,介紹：用鎂跟足量的稀硫酸反應(yīng)制得H2，并通入短進長出的廣口瓶，氣體將液體壓入量筒中收集，流入量筒中液體的體積就是產(chǎn)生氫氣的體積。,注意： 量筒中液體體積減去注入硫酸的體積才是生成的氣體體積。,10.1測定1mol氣體的體積,方案3,方案展示：,介紹：用鎂跟足量的稀硫酸反應(yīng)制得H2，將生

6、成的氫氣用氣球收集。氣球的體積就是氫氣的體積。,缺點： 氣球體積難以準確測定，實驗誤差大。,10.1測定1mol氣體的體積,方案4,方案展示：,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。針筒顯示的體積減去注入硫酸的體積就是氫氣的體積。,優(yōu)點： 針筒可以直接測出氣體的體積。,1、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求嗎？ 2、氣體的體積在測量時應(yīng)減掉注入稀硫酸的體積，你如何知道稀硫酸的體積呢？ 3、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(shè)計實驗時還應(yīng)考慮什么問題？,10.1測定1mol氣體的體積,思考：,10

7、.1測定1mol氣體的體積,四、氣體摩爾體積測定裝置,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： 儲液瓶帶有玻璃瓶塞和伸至 瓶底的導(dǎo)液管；瓶上刻度線標明 容積約200ml的位置,3、量液裝置： 液體量瓶量瓶瓶頸上有 110130mL刻度線（可正確 讀出進入量瓶的液體體積）,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？,10.1測定1mol氣體的體積,注意問題： 1、硫酸應(yīng)過量，保證鎂全部反應(yīng)。 2、裝置不能漏氣，保證其氣密性，應(yīng)先檢漏。 3、生成氫氣的

8、體積應(yīng)是液體量瓶的讀數(shù)減去 注入硫酸的體積。 4、液體量瓶的讀數(shù)范圍是110130mL，所以 對生成的氫氣的量有限制，過多或過少都 測不出。,10.1測定1mol氣體的體積,思考討論： 如果取稀硫酸10mL，且過量。假設(shè)標準狀況下，金屬鎂的質(zhì)量應(yīng)控制在什么范圍內(nèi)？,10.1測定1mol氣體的體積,討論結(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 (120 /22400)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 (100 /22400)24=0.1071g. 鎂的質(zhì)量控制在0.

9、10710.1286g之間。 綜合考慮溫度和壓強對氣體體積的影響,測定1mol氣體的體積,五、實驗步驟 【準備部分】 1、記錄實驗室的溫度和壓強 2、裝配實驗裝置，做好氣密性檢查,測定1mol氣體的體積,【實驗部分】 1、連接裝置，氣密性檢查 當(dāng)A瓶連接好裝置然后塞上瓶塞，儲液瓶（B瓶）內(nèi)導(dǎo)管中液面會上升，觀察上升液面在1分鐘內(nèi)無明顯下降，可以確認裝置氣密性合格。,測定1mol氣體的體積,【實驗部分】 2、稱量所需鎂帶 用砂皮除去鎂帶表面氧化層， 稱二份所需的量，記錄數(shù)據(jù)。,能否先稱量再除去氧化層？,測定1mol氣體的體積,【實驗部分】 3、加料（鎂帶） 從A瓶出氣口處除下膠管，托盤中移出A瓶

10、，用小燒杯加入20毫升的水，再加入稱量后的鎂帶，加料口塞上橡膠塞，將A瓶置于A托盤內(nèi)，出氣口接上膠管。,測定1mol氣體的體積,【實驗部分】 4、調(diào)整裝置壓強第1次用注射器 用注射器從A瓶加料口處吸出空氣，當(dāng)B瓶中內(nèi)管液面和外管液面持平時，可以確認裝置內(nèi)外壓強基本一致，反應(yīng)位于起始狀態(tài)。,測定1mol氣體的體積,【實驗部分】 5、加a mL硫酸第2次用注射器 用注射器（去針頭）在小燒杯中吸入a（10）mL 3mol/L H2SO4，注射器口向下裝上針頭，排出多余硫酸，移到A瓶加料口上方，左手握A瓶頸右手將注射器針頭迅速拔出注射器。,測定1mol氣體的體積,【實驗部分】 6、讀數(shù)第3次用注射器

11、（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，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)插頭口不再滴液時確認反應(yīng)完成。,鎂條反應(yīng)完后再靜置35分鐘，使容器內(nèi)的溫度冷卻到室溫，記錄,測定1mol氣體的體積,【實驗部分】 6、讀數(shù)第3次用注射器 （2）讀出b mL體積數(shù)，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)b mL。 即為B瓶導(dǎo)管內(nèi)沒有排出的液體量。,測定1mol氣體的體積,【實驗部分】 6、讀數(shù)第3次用注射器 （3）讀出cmL體積數(shù)，從C托盤中取出C瓶，讀出液體量cmL。 注意：注射器及液體量瓶（C瓶）

12、刻度最小分度均為0.5mL。及時將a、b、c三個體積讀數(shù)記錄在案，便于下步計算。,測定1mol氣體的體積,【實驗部分】 7、恢復(fù)裝置起始狀態(tài) 將C瓶中液體倒回B瓶中， 補加少量品紅溶液，使液面基本恢復(fù)到刻度線。將A瓶中反應(yīng)液倒入廢液缸，用水沖洗A瓶使之冷卻，可以開始重復(fù)實驗。,8再做一次，取兩次的平均值,9計算，做好記錄,10誤差分析,重復(fù)測量時，要確保兩次量之間的差異符合實驗要求（按分析化學(xué)要求，兩次所測量之間的差異不超過0.5%）。,測定1mol氣體的體積,【實驗部分】,測定1mol氣體的體積,六、注意事項 1、鎂帶要用砂皮打磨干凈，兩次稱量鎂帶的重量應(yīng)該盡可能的接近，即時記錄數(shù)據(jù)（精確到

13、0.001g） 2、裝配裝置時：連接C瓶和B瓶時要嚴格按照要求左右移動C瓶來操作 3、加料時，第一次加入10mL水是為防止鎂帶進入時敲到瓶底，第二次是為了防止鎂帶附在瓶壁上，可用水來沖。,測定1mol氣體的體積,六、注意事項 4、反應(yīng)開始前：要用橡皮筋固定B瓶的玻璃塞以防氣壓過大沖出 5、反應(yīng)開始前一定要調(diào)整整個裝置的氣壓和外壓一致 6、用針筒取稀硫酸的整個過程中要求針頭一直朝下，以防硫酸濺出傷人,測定1mol氣體的體積,六、注意事項 7、用針筒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 8、針筒讀數(shù)時要看平端所對的刻度 9、復(fù)原時用水沖洗氣體發(fā)生器是為了降溫，將其恢復(fù)到室溫,實

14、驗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,來源于測定時的某些偶然因素,如測定時，環(huán)境溫度的變化,操作失誤所引起的誤差，或叫測量錯誤,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驗求平均值來減小,由測定人的正確操作來消除。,以下情況是否會造成實驗誤差。為什么？,1、鎂帶中含有與硫酸不反應(yīng)的雜質(zhì)；,2、鎂帶中含有鋁雜質(zhì)；,V(排)減小，即： Vm偏低；,V(排)增大， Vm偏高；,3、沒有進行裝置的氣密性檢查，有漏氣,V(排)偏低Vm偏低；,4、鎂帶表面氧化鎂沒有擦除或沒

15、有除盡,V(排)偏低Vm偏低；,5、液體量瓶刻度讀數(shù)未扣去硫酸的體積,V(排)偏高Vm偏高；,6、硫酸的量不足，鎂帶沒有完全反應(yīng),V(排)偏低Vm偏低,VmM(鎂),V(H2O)-V(H2SO4)+V(注射器),m(鎂),7、沒有冷卻到室溫讀數(shù),V(排)偏高Vm偏高。,某學(xué)生在20 、101kPa時測得0.86g氫氣的體積為10.3L。試通過計算分析這位同學(xué)的實驗結(jié)果是否合理(誤差在2%范圍內(nèi)均可看作合理)。,0.36%2%，合理,通過實驗，試討論如何盡可能減小實驗誤差？,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量 4、讀數(shù)準確等等。,測定氣體摩爾體積的裝置,氣

16、體發(fā)生裝置,氣體收集裝置,量體積裝置,氣體摩爾體積的測定裝置應(yīng)該有幾部分組成？,根據(jù)制氣反應(yīng)的反應(yīng)物狀態(tài)和反應(yīng)條件選擇裝置,如果把氣體收集與量體積結(jié)合起來的裝置設(shè)計 通過測定被氣體從廣口瓶中壓出來的水的體積 來測得氣體的體積，或用量氣管，使生成的氣 體直接通入原本裝滿水的管中，水被排向另一 管，從另一管的刻度可讀出氣體的體積。以上 兩種裝置在讀取氣體體積時都應(yīng)使兩邊的水面 保持同一水平面。,保持兩邊的壓強相同,1記錄實驗時室內(nèi)_和_； 2連接好測定裝置，并檢查裝置的_； 3砂皮打磨掉表面的氧化膜，精確測量鎂條質(zhì)量 4加入10mL2mol/L硫酸 5反應(yīng)完后再靜置幾分鐘，使容器_ 6讀出液體量瓶

17、內(nèi)氣體的體積數(shù) 7再做一次 8記錄數(shù)據(jù)并計算：完成P49空格 9. 實驗誤差：,溫度,壓強,氣密性,冷卻到室溫,實驗步驟,為什么要記錄？,為什么要檢查？,（06年上?；瘜W(xué)26）某課外興趣小組為了探究鐵與 硫在隔絕空氣的條件下反應(yīng)所得固體M的成分，設(shè) 計了如下圖裝置。傾斜A使稀硫酸（足量）與固體 M充分反應(yīng)，待反應(yīng)停止后，B裝置增重，C裝置 中溶液無變化，反應(yīng)后進入量氣管氣體的體積為 V mL（已折算成標準狀況）由上述實驗事實可知：,（06年上?；瘜W(xué)26）某課外興趣小組為了探究鐵與 硫在隔絕空氣的條件下反應(yīng)所得固體M的成分，設(shè) 計了如下圖裝置。傾斜A使稀硫酸（足量）與固體 M充分反應(yīng)，待反應(yīng)停止

18、后，B裝置增重，C裝置 中溶液無變化，反應(yīng)后進入量氣管氣體的體積為 V mL（已折算成標準狀況）由上述實驗事實可知：,（1）固體M中一定有的物質(zhì)是_（填化學(xué)式）理由是_。 其中一種物質(zhì)的質(zhì)量可以確定為_g（用代數(shù)式表示）。 （2）B裝置的名稱是_。寫出B裝置中反應(yīng)的離子方程式_。,（06年上?；瘜W(xué)26）某課外興趣小組為了探究鐵與 硫在隔絕空氣的條件下反應(yīng)所得固體M的成分，設(shè) 計了如下圖裝置。傾斜A使稀硫酸（足量）與固體 M充分反應(yīng)，待反應(yīng)停止后，B裝置增重，C裝置 中溶液無變化，反應(yīng)后進入量氣管氣體的體積為 V mL（已折算成標準狀況）由上述實驗事實可知：,（3）C裝置的作用是_，如果實驗中沒有B裝置， 則C裝置中產(chǎn)生的現(xiàn)象是_ 。 （4）稀硫酸和固體M反應(yīng)后溶液中還殘留淡黃色固體， 該固體是_，要分離出該固體，在實驗操作中， 除燒杯外還需要用到的玻璃儀器是_ 。,（5）通過進一步實驗，測得固體M中各種成分的質(zhì)量之 和小于反應(yīng)前鐵粉和硫粉的質(zhì)量之和，產(chǎn)生這種現(xiàn)象的 原因可能是_ aM中有未反應(yīng)的鐵和硫 b測定氣體體