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实验探究 气体的质量和体积的 测定原理与方法,1.气体体积的测定 (1)原理:对于难溶于水且不与水反应(或无 法用试剂直接吸收)的气体(如H2、O2等)通 常采用排水量气法测量它们的体积,根据排出 的水的体积来确定气体的体积。 (2)量气装置,其中图(a)会因集气瓶至量筒之间的那段导管内 的液体无法读出,而使测得的气体体积偏小 ;如 果选用图(d)的装置就可以避免这样的误差,其 实验步骤为:检验装置的气密性;连接好收集 装置后,在量气筒内注满水,上下移动乙管,使 甲管内的液面处在“0”刻度;反应完毕,上下 移动乙管,使甲、乙两管内的液面保持相平,再读,出甲管内气体体积数。这套装置的好处是成功的 避免了装置(a)的不足,利用反应前装置内外的气 压相等,反应后上下移动乙管,使甲、乙两管内 的液面保持相平,从而保持反应后装置内外的气 压相等,这样测得的结果才比较准确。但这套装 置也有不足,操作复杂。 (3)读取体积: 读数时注意:冷却至室温;调节两液面相平; 视线与凹液面的最低处相切。,【实验探究1】 某研究性学习小组为证明在同温 同压下,相同浓度相同体积的不同强度的一元 酸与足量镁带反应时,生成氢气的体积相同而 反应速率不同,同时测定实验室条件下的气体 摩尔体积。设计的简易实验装置如下图。该实 验的主要操作步骤如下:,.配制浓度均为0.5 mol/L H2SO4溶液和 H2C2O4溶液; 用 量取10.00 mL 0.5 mol/L H2SO4和H2C2O4溶液分别加入两个锥形瓶中; 分别称取除去表面氧化膜的镁条并系于铜 丝末端; 检查装置的气密性,在广口瓶中装满水,按 图连接好装置; 将铜丝向下移动,使足量镁带浸入酸中(铜丝不 与酸接触),至反应完全,记录 ; 反应结束后,读取量筒中水的体积为y mL。,.请将上述步骤补充完整并回答下列问题: (1)用密度为1.84 g/cm3 98%的浓H2SO4配制 250 mL 0.5 mol/L的H2SO4溶液,所需要的主 要仪器有 、 、烧杯、玻璃 棒、酸式滴定管。 (2)以下是读取量筒内水的体积时必须包括的 几个步骤:使乙、丙中液面相平;将装置 冷却至室温;读取量筒内水的体积。这三步 操作的正确顺序是 。 (3)读取量筒内水的体积时,若丙中液面高于 乙中液面,使乙、丙中液面相平的操作是 。 (4)简述速率不等的原因是 , 铜丝不与酸接触的原因是 。,解析 .根据量取溶液体积的精确度要求可 知应使用酸式滴定管;比较H2SO4、H2C2O4反 应速率可通过观察气泡或完全反应所需时间长短。 .(1)配制溶液需要使用特定的仪器(250 mL的 容量瓶),定容时需要用到胶头滴管。(2)为保 证测量数据的准确,应该将气体冷却至室温和相同 压强下,所以应该先进行操作,然后调整液面使 气体压强等于外界大气压,最后正确读数。(3)由 题意可知,丙(量筒)中的液面高于乙的液面,故 应将丙向下移动。(4)因为H2SO4是强酸、H2C2O4 是弱酸,故相同浓度的溶液中H2SO4的氢离子浓度 大,反应速率快。若铜丝接触溶液,则构成原电 池,使反应速率加快,使实验结果的可信度降低。,答案 .酸式滴定管 反应所需时间 .(1)250 mL容量瓶 胶头滴管 (2) (3)丙向下移动 (4)氢离子浓度不同 镁与铜易形成原电池,加快反应速率,干扰实验的测定,2.气体质量的测定 (1)原理:气体的质量一般采用间接的方法来 测定,对一些可用试剂直接吸收的气体根据气 体的某些性质(如酸碱性或溶解性)采用合适的 吸收剂(如浓硫酸、碱石灰)和实验装置(如洗 气瓶、干燥管)来吸收,通过吸收装置吸收前后 的质量差得到气体的质量。 (2)测量装置,【实验探究2】 碳酸钠样品中往往含有少量NaCl, 现欲测定样品中Na2CO3的质量分数,某探究性 学习小组分别设计了如下实验方案。请回答下 列有关问题: 把一定质量的样品和足量的稀硫酸反应,采用 下图所示装置,通过称量反应前后盛有碱石灰 的U型管质量,利用其质量差求算样品的纯度。,该实验的操作步骤有: 在U型管内填满碱石灰,质量为m g 取n g样 品装入广口瓶中 检验装置的气密性 缓慢鼓 入空气数分钟,再称量U型管质量为w g 关闭止 水夹 打开止水夹 缓慢加入稀硫酸至不再产生气体为止 缓慢鼓 入空气数分钟 (1)正确的操作顺序是(填写序号): 。 (2)若去掉装置A,测定结果 ;若去掉装 置B,测定结果 ;若去掉装置C,测定结果 。(填“偏大”、“偏小”或“无影响”),解析 依据实验目的,结合各装置中试剂的性质, 不难确定各装置的作用和操作顺序等。 答案 (2)偏大 偏大 偏大,返回,
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