2021/8/221第一节第一节 气体摩尔体积的测定气体摩尔体积的测定2021/8/222一、气体摩尔体积一、气体摩尔体积概念：单位物质的量概念：单位物质的量(1mol)气体所占的体积气体所占的体积 叫做气体摩尔体积。叫做气体摩尔体积。 符号符号: Vm 标准状况标准状况下，下，1mol 任何气体的任何气体的体积都体积都约约是是22.4L 。 单位单位: : L/mol (Lmol-1) 和和 m3/mol 。22.4L/mol （标况下）（标况下）2021/8/22322.4L(标准状况）标准状况）6.021023分子分子 0.282m标准状况下的气体标准状况下的气体摩尔体积示意图摩尔体积示意图理解要点理解要点:条件条件：标准状况：标准状况(STP)(STP)0、 1.01105 Pa 对象对象：任何：任何气体气体物质的量物质的量：1mol结论结论体积体积约为约为22.4L因为因为Vm的大小与温度和的大小与温度和压强有关。压强有关。2021/8/224V =Vm n2021/8/225二、测定二、测定原理及方法原理及方法（一）原理（一）原理测定一定质量氢气的体积，再依据氢气测定一定质量氢气的体积，再依据氢气的摩尔质量计算。计算式为：的摩尔质量计算。计算式为： 2021/8/2262.2.2.2.直接称量氢气的质量，操作上方便吗？怎么办？直接称量氢气的质量，操作上方便吗？怎么办？直接称量氢气的质量，操作上方便吗？怎么办？直接称量氢气的质量，操作上方便吗？怎么办？3.3.3.3.直接测量氢气的体积，操作上方便吗？怎么办？直接测量氢气的体积，操作上方便吗？怎么办？直接测量氢气的体积，操作上方便吗？怎么办？直接测量氢气的体积，操作上方便吗？怎么办？1.用氢气有什么优点？用氢气有什么优点？ 无需加热无需加热 难溶于水难溶于水 ， 所以实验误差小所以实验误差小思考思考: : 转化转化 直接测量直接测量 间接测量间接测量 （氢气的质量（氢气的质量 镁带的质量）镁带的质量） （氢气的体积（氢气的体积 水的体积）水的体积） 2021/8/227n（二）（二） 测测定方法定方法n以以1molH2体体积测积测定定为为例，用例，用镁镁和足量的稀和足量的稀硫酸反硫酸反应应，用，用镁镁的的质质量量计计算算氢氢气的物气的物质质的的量。量。产产生的生的氢氢气将品气将品红红溶液溶液压压入液体量瓶，入液体量瓶，量出体量出体积积，即气体体，即气体体积积。因。因为为：2021/8/228三、测定气体摩尔体积的装置 气体发生装置气体发生装置气体发生装置气体发生装置气体收集装置气体收集装置气体收集装置气体收集装置量体积装置量体积装置量体积装置量体积装置2021/8/2291、气体发生装置：、气体发生装置：2021/8/22102 2 2 2、气体收集装置：、气体收集装置：、气体收集装置：、气体收集装置：3 3 3 3、量体积装置：、量体积装置：、量体积装置：、量体积装置：排水集气；排水集气；排水集气；排水集气；测量排出水的体积。测量排出水的体积。测量排出水的体积。测量排出水的体积。（储液瓶）（储液瓶）（储液瓶）（储液瓶）（液体量瓶）（液体量瓶）（液体量瓶）（液体量瓶）2021/8/22114 4 4 4把选用的装置连接起来。把选用的装置连接起来。把选用的装置连接起来。把选用的装置连接起来。 2021/8/22122021/8/22132021/8/2214四四、操作步骤、操作步骤 1 1 1 1记录实验时室内温度和压强；记录实验时室内温度和压强；记录实验时室内温度和压强；记录实验时室内温度和压强；3 3 3 3装配好化学反应气体体积测定仪装配好化学反应气体体积测定仪装配好化学反应气体体积测定仪装配好化学反应气体体积测定仪, , , ,作气密性检查作气密性检查作气密性检查作气密性检查4 4 4 4用砂纸擦去镁带表面氧化膜，精确测量镁条用砂纸擦去镁带表面氧化膜，精确测量镁条用砂纸擦去镁带表面氧化膜，精确测量镁条用砂纸擦去镁带表面氧化膜，精确测量镁条的质量，把数值记录于表格的质量，把数值记录于表格的质量，把数值记录于表格的质量，把数值记录于表格如何检查装置的气密性？如何检查装置的气密性？如何检查装置的气密性？如何检查装置的气密性？镁条的质量可任意称量吗？镁条的质量可任意称量吗？镁条的质量可任意称量吗？镁条的质量可任意称量吗？为什么要记录测定环境的温度？为什么要记录测定环境的温度？为什么要记录测定环境的温度？为什么要记录测定环境的温度？2 2 2 2向储液瓶中加入品红溶液，至刻度线，塞上瓶塞向储液瓶中加入品红溶液，至刻度线，塞上瓶塞向储液瓶中加入品红溶液，至刻度线，塞上瓶塞向储液瓶中加入品红溶液，至刻度线，塞上瓶塞目的是什么？目的是什么？目的是什么？目的是什么？常温下：常温下：常温下：常温下：0.0980.118 g0.0980.118 g检查方法是：在气体发生装置中加入水检查方法是：在气体发生装置中加入水, ,用手捂用手捂住气体发生装置住气体发生装置, ,片刻后看到储液瓶中导管的液片刻后看到储液瓶中导管的液面高于储液瓶中液体的液面。面高于储液瓶中液体的液面。2021/8/22155 5 5 5在气体发生装置出气口处在气体发生装置出气口处在气体发生装置出气口处在气体发生装置出气口处拆下胶管拆下胶管拆下胶管拆下胶管，使气体发生，使气体发生，使气体发生，使气体发生 装置倾斜，取下加料口橡皮塞，用小烧杯加入约装置倾斜，取下加料口橡皮塞，用小烧杯加入约装置倾斜，取下加料口橡皮塞，用小烧杯加入约装置倾斜，取下加料口橡皮塞，用小烧杯加入约20mL20mL20mL20mL水水水水于于于于气体发生器气体发生器气体发生器气体发生器（目的是降低反应时硫酸的浓（目的是降低反应时硫酸的浓（目的是降低反应时硫酸的浓（目的是降低反应时硫酸的浓度），再把已称量的镁带加入气体发生装置底部，度），再把已称量的镁带加入气体发生装置底部，度），再把已称量的镁带加入气体发生装置底部，度），再把已称量的镁带加入气体发生装置底部，用橡皮塞塞紧加料口。用橡皮塞塞紧加料口。用橡皮塞塞紧加料口。用橡皮塞塞紧加料口。6 6 6 6、用注射器在气体发生装置加料口抽气，使储气瓶、用注射器在气体发生装置加料口抽气，使储气瓶、用注射器在气体发生装置加料口抽气，使储气瓶、用注射器在气体发生装置加料口抽气，使储气瓶导管内液面和导管外液面持平，然后拔出注射器。导管内液面和导管外液面持平，然后拔出注射器。导管内液面和导管外液面持平，然后拔出注射器。导管内液面和导管外液面持平，然后拔出注射器。7 7 7 7、用注射器吸取、用注射器吸取、用注射器吸取、用注射器吸取10mL 3mol/L10mL 3mol/L10mL 3mol/L10mL 3mol/L硫酸，用针头扎进气硫酸，用针头扎进气硫酸，用针头扎进气硫酸，用针头扎进气体发生装置加料口橡皮塞，将硫酸注如气体发生装体发生装置加料口橡皮塞，将硫酸注如气体发生装体发生装置加料口橡皮塞，将硫酸注如气体发生装体发生装置加料口橡皮塞，将硫酸注如气体发生装置，注入后迅速拔出针头观察现象，记录气体温度。置，注入后迅速拔出针头观察现象，记录气体温度。置，注入后迅速拔出针头观察现象，记录气体温度。置，注入后迅速拔出针头观察现象，记录气体温度。（用于计算测定理论值）（用于计算测定理论值）（用于计算测定理论值）（用于计算测定理论值）2021/8/2216VVmmM(M(镁镁镁镁) )8 8镁条反应完后再静置镁条反应完后再静置镁条反应完后再静置镁条反应完后再静置3535分钟，使容器内的温度冷却到室分钟，使容器内的温度冷却到室分钟，使容器内的温度冷却到室分钟，使容器内的温度冷却到室温，记录于表格温，记录于表格温，记录于表格温，记录于表格9 9读出液体量瓶内气体的体积数读出液体量瓶内气体的体积数读出液体量瓶内气体的体积数读出液体量瓶内气体的体积数1111再做一次，取两次的平均值再做一次，取两次的平均值再做一次，取两次的平均值再做一次，取两次的平均值1212计算，做好记录计算，做好记录计算，做好记录计算，做好记录 液体量瓶内得到的是氢气的体积吗？液体量瓶内得到的是氢气的体积吗？液体量瓶内得到的是氢气的体积吗？液体量瓶内得到的是氢气的体积吗？如何得到氢气的体积？如何得到氢气的体积？如何得到氢气的体积？如何得到氢气的体积？修正计算公式：修正计算公式：修正计算公式：修正计算公式：V(HV(H2 2O)-V(HO)-V(H2 2SOSO4 4)+V()+V(注射器注射器注射器注射器) )m(m(镁镁镁镁) ) 1313误差分析误差分析误差分析误差分析 1010用注射器在加料口处抽气，使储气瓶中导管内外液面持平用注射器在加料口处抽气，使储气瓶中导管内外液面持平用注射器在加料口处抽气，使储气瓶中导管内外液面持平用注射器在加料口处抽气，使储气瓶中导管内外液面持平记录记录抽出气体的体积抽出气体的体积，把数据记录在于表格。，把数据记录在于表格。储液瓶中没有储液瓶中没有排出的气体的量排出的气体的量 2021/8/2217实验注意事项：n本装置气体体积的计量范围是110130mL（扣除10mL H2SO4，仅100120mL)，气体体积与温度有很大关系，教材中镁带的用量为0.120.14克，是在室温10以下的取值范围。实际测定时，反应温度高于室温，膨胀流出的品红溶液不会因冷却而回流，故镁带尽量取下限。室温高于10，镁带用量还要减小，如25，镁带取值在0.10克0.12克。2021/8/2218五. 数据处理：温度_,压强_。101KPa时，不同温度下时，不同温度下1mol氢气的体积：氢气的体积：2021/8/2219六、实验误差的来源及处理办法1 1 1 1、系统误差、系统误差、系统误差、系统误差2 2 2 2、偶然误差、偶然误差、偶然误差、偶然误差3 3 3 3、过失误差、过失误差、过失误差、过失误差来源于仪器装置和药品自身的误差来源于仪器装置和药品自身的误差来源于仪器装置和药品自身的误差来源于仪器装置和药品自身的误差仪器的精密度高、试剂品质好，误差就小仪器的精密度高、试剂品质好，误差就小来源于测定时的某些偶然因素来源于测定时的某些偶然因素来源于测定时的某些偶然因素来源于测定时的某些偶然因素如测定时，环境温度的变化如测定时，环境温度的变化操作失误所引起的误差，或叫操作失误所引起的误差，或叫操作失误所引起的误差，或叫操作失误所引起的误差，或叫测量错误测量错误测量错误测量错误如液体的读数偏差、装置漏气如液体的读数偏差、装置漏气系统误差有专门的方法来处理系统误差有专门的方法来处理偶然误差可用多次平行实验求平均值来减小偶然误差可用多次平行实验求平均值来减小由测定人的正确操作来消除。由测定人的正确操作来消除。2021/8/2220六、实验误差分析VVmmM(M(镁镁镁镁) )V(HV(H2 2O)O)m(m(镁镁镁镁) ) 以下情况是否会造成实验误差。为什么？以下情况是否会造成实验误差。为什么？ 1、镁带中含有与硫酸不反应的杂质； 2、镁带中含有铝杂质； V(V(H2OH2O) )减小，即：减小，即：减小，即：减小，即： V Vmm偏低；偏低；偏低；偏低；V(V(H2OH2O) )增大，增大，增大，增大， V Vmm偏高；偏高；偏高；偏高；3、没有进行装置的气密性检查，有漏气V(V(H2OH2O) )偏低偏低偏低偏低VVmm偏低；偏低；偏低；偏低；2021/8/22214、镁带表面氧化镁没有擦除或没有除尽V(V(H2OH2O) )偏低偏低偏低偏低VVmm偏低；偏低；偏低；偏低；5、液体量瓶刻度读数未扣去硫酸的体积 V(V(H2OH2O) )偏高偏高偏高偏高VVmm偏高；偏高；偏高；偏高；6、硫酸的量不足，镁带没有完全反应V(V(H2OH2O) )偏低偏低偏低偏低VVmm偏低偏低偏低偏低8、没有冷却到室温读数7、称量好镁带后用砂纸擦表面的氧化膜V(V(H2OH2O) )偏低偏低偏低偏低VVmm偏低；偏低；偏低；偏低；V(V(H2OH2O) )偏高偏高偏高偏高VVmm偏高。偏高。偏高。偏高。2021/8/2222某学生在20 、101kPa时测得0.86g氢气的体积为10.3L。试通过计算分析这位同学的实验结果是否合理(误差在2%范围内均可看作合理)。 0.36%2%0.36%2%，合理，合理，合理，合理2021/8/2223通过实验，试讨论如何尽可能减小实验误差？ 1、尽可能擦尽镁带表面的氧化层2、装置不漏气3、产生的氢气得到全部计量4、读数准确等等。该实验中保证实验准确性的关键操作是：准确称量镁条质量，准确读出气体体积2021/8/2224