10.1测定1mol气体的体积

第十章 学习几种定量测定方法
化学实验的研究内容
定性实验
定性实验研究的主要内容举例： ⑴ 确定元素组成 电解水：说明水由氢、氧元素组成 (2)离子鉴定 铵根离子的检验：说明有(无)铵根离子 (3)气体性质的检验 HCl喷泉实验：说明HCl极易溶解于水 ……
化学实验的研究内容
定量实验
定量实验研究的主要内容：
误差分析的前提：
M ( Mg )
M ( Mg )
我们引入“控制变量”的思想， 一般情况下认为只存在一个可能影 响实验结果，并产生误差的因素
() H2 ) V ( H 2 ) V ( H 2 ) V ( H 2 ) V ( H 22 ) M (V Mg Vm Vm 误差分析 ) n( H 2 ) n( Mg ) m( Mg ) n( H m ( Mg )n( Mg ) 2
→
气体
针筒
气球 →
气体
→
气体
量 筒
→
气体
量 筒
后两种测量方法对气体有何要求？
实验原理
思考：如何选择实验气体呢？ H2 N2 O2 He CO2 Cl2 HCl CO NH3 NO NO2 SO2 H2S…… 1、稳定性 2、溶解性 3、操作性 4、毒性 *5、分子量小 …… Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2↑
⑴测温度、时间；
⑵称物质质量
(3)测量液体或气体的体积； (4)配一定浓度的溶液； (5)测定混合物中某组分的质量分数； ……
化学实验的研究内容
结构分析实验
确定物质中原子彼此如何联结成分子 以及在空间如何排列
形成了以实验为基础的化学重要分支
——分析化学
化学实验的研究内容
定量实验常用仪器
称质量
托盘天平
（精确到0.1g）
电子天平
（精确到0.001g）
分析天平
（精确到0.0001g）
仪器精密度
化学实验的研究内容
定量实验常用仪器
量(定)体积
量筒
滴定管
容量瓶
（精确到0.01mL）
（10mL精确到0.1mL） （精确到0.01mL）
以上仪器有哪些常见规格？ 测液体体积的量器上通常有哪些标识？
实验原理
A B C
C、量液装置： 液体量瓶——瓶颈部有刻度线 （体积测量范围；最小刻度）
实验步骤
实验过程简介：
取一定质量的镁带于A瓶； 加足量稀硫酸，完全反应；
产生的H2把B瓶中的液体通
过导管压入C瓶；
H2
在C瓶中读出液体数据换算 成氢气的体积。
B C
A
实验步骤
结合具体实验步骤(P49)，思考：
1、连接装置。实验前还需 进行什么操作？ 2、称量。为什么镁的质量 必须在一定范围内？实验
思考：是否要制备1mol气体来测 定其体积? 可通过哪些物理量来求呢？ 1mol气体的体积就是气体的摩尔体积 V Vm= n
气体体积（L）
气体摩尔体积 （L/mol）
气体物质的量 （mol）
实验原理
V Vm= n 思考：实际如何来测定V与n呢?
设计并简单画出测量气体的实验装置
实验原理
评价下列四种气体体积测量方法的优缺点
A
B
C
其它实验设计
测气法中为使气体体积测定更 精确，需注意的问题一般有：
• 装置是否漏气 • 加入酸的体积 • 反应放热使气体体积膨胀 • 装置内外气体压强不同 • 导管中留有液体 ……
其它实验设计
仪器：
A、Y型管 （气体发生装置） B、测气管 （精确到0.01mL） C、水准管 （调节气体压强）
中镁和硫酸谁过量？
3、加试剂（镁、水）。
A B C
4、抽气调压。B瓶中导管
内外液面相平是为什么？
实验步骤
结合具体实验步骤(P49)，思考：
5、加酸。 加硫酸，对气体体积的测 定有无影响？ 6、读数。读数前要注意什
么？C瓶中液体的体积是否
就是生成的H2的体积？
镁的质量取值范围的依据
A B C
是什么？
实验原理
思考：如何测定氢气物质的量呢?
气体物质的量不方便直接测量
（提示：实验中氢气如何制备）
Mg + H2SO4 → MgSO4 g) = M(Mg)
实验原理
综上所述，
测定1mol气体(H2)的体积的原理
Mg + 2H+ → Mg2+ + H2↑
V ( H 2 ) V ( H 2 ) V ( H 2 ) V ( H 2 ) M ( Mg ) Vm n( H 2 ) n( Mg ) m( Mg ) m( Mg )
稀硫酸
镁条
其它实验设计
测定1摩尔气体的体积：
思考： 1、如何检验装置气 密性？ 2、根据B管的测定 范围，镁条质量的 最大值为多少？
（常温常压Vm=24.0）
稀硫酸 镁条
3、是否立即反应？
其它实验设计
测定1摩尔气体的体积：
4、如何调整装置内 外压强？ 5、还有什么要做？ 6、初读数，要注意 什么？ 7、使反应开始进行 该如何操作？
而V(H2)误差的讨论，实质上是其 “实验值”与“理论值”的比较 当实验值＞理论值，V(H2)偏大，Vm偏大 当实验值＜理论值，V(H2)偏小，Vm偏小
误差分析
分析下列情况对实验结果的影响：
操作 对V影响 对Vm影响
硫酸未反应完 镁条未反应完 镁条中含有不与硫酸反应的杂质 镁条表面氧化膜未处理干净 镁条中混有铝
误差分析
系统误差 经常发生，一般由比
较固定的原因造成 校准仪器、对照实验
误差的种类
误差的性质和特点
偶然误差 由偶然因素引起
平行实验
过失误差 由人为过失引起
不允许出现
误差分析
误差的表示：
绝对误差 =实验值－理论值
实验值－理论值 ×100% 相对误差 = 理论值
误差表示有“＋”有“－”
误差分析
测定1mol气体(H2)的体积的原理
若误差是由m(Mg)引起，还是归 结到对V(H2)误差情况的讨论
误差分析
用Y形管进行实验，分析下列情况对实验结果的影响：
操作
对V影响
对Vm影响
反应后,水准管液面高就直接读数
初读数时仰视刻度，末读数正确
初读数正确，末读数时俯视刻度 初读数仰视，末读数俯视
稀硫酸
镁条
其它实验设计
测定1摩尔气体的体积：
8、硫酸的体积是否 对H2的体积测量造 成影响？ 9、A中残留的H2是 否对测定有影响？ 10、正确读取气体 体积需注意什么？
稀硫酸
镁条
对比并评价两套装置
误差分析
做定量实验，就会存在误差
误差是绝对无法避免的
但可以尽力减小误差
若将误差控制在一个很小的 范围内，即可认为该定量实验 是成功的
实验步骤
结合具体实验步骤(P49)，思考：
7、再次抽气调压。此步骤 原因何在？对H2体积的测 定又产生什么影响？ 8、上述哪些步骤对H2体积 的测定有影响？ 9、H2体积如何计算？ 10、计算结果能直接与22.4 比较吗？ 你觉得该测定方法如何？ 请从各方面评价。
A
B
C
其它实验设计
思考：该装置中的仪器可用 哪些常用仪器来替代？
M ( Mg )
电子天平 测气装置 （测液体体积）
实验仪器和装置
思考：实验装置应该由哪几部分组成？ 气体发生装置 气体体积测定装置 储液装置 液体体积测定装置
实验仪器和装置
化学反应气体体积测定仪
A、气体发生装置： 气体发生器——带支管的锥形的 瓶（加料口、橡皮塞）
B、储液装置： 储液瓶——带玻璃瓶塞和伸至瓶 底的导液管；瓶身有刻度线
() H 2 ) V (H 2 ) V (H ( H 2 ) V ( H 2 ) V ( H 2 ) V ( H22 )M (V Mg Vm m( Mg ) ) m ( H 2 ) n( Mg ) m( Mg ) n( H m ( Mg )n( Mg ) 2
M ( Mg ) MV ( Mg的误差分析，实质上是归结 ) 对 m 到对V(H2)误差情况的讨论
V(H2) = V( 液 )－ M ( Mg ) V(H2SO4)＋V(抽气)
用气体体积测定仪进行实验，分析下列情况对实验结果的影响：
操作
对V影响
对Vm影响
实验装置气密性不佳
注入硫酸后,拔针头时针头脱落 求算时未减去硫酸的体积
冷却到室温后,未调压直接测量
未冷却到室温就调压测量
读数时俯视刻度
误差分析
Mg + 2H+ → Mg2+ + H2↑
() H 2 ) V (H 2 ) V (H 2 ( H 2 ) V ( H 2 ) V ( H 2 ) V ( H 22 ) M (V Mg Vm m( Mg ) ) m ( H 2 ) n( Mg ) m( Mg ) n( H m ( Mg )n( Mg ) 2