沪科版高中化学《气体摩尔体积测定(理论课)》

V (H ) 2 m ( Mg )
V (H 2 )M (Mg) m (Mg )
2
M (Mg)
想一想：
设计定量实验一般从那几个方面考虑？
目的→原理→仪器→步骤→记录→结果→结果分析
1、目的：测定常温、常压下1摩尔氢气体积。 2、原理： V(H2)
Vm＝———×M(镁) m(镁)
气体摩尔体积的测定装置应该有几部分组成？ 气体的发生装置、气体收集装置、量体积装置
（2）对于气体体积的确定，一般也有两种方法：
一是通过上述方法测其质量，再利用密度或气 体摩尔体积进行换算；
二是对于无法采用上述方法确定其质量的气 体（如H2、O2、CO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。
综合应用
工业上测量SO2、N2、O2混合气体中SO2含 量的装置如下图：反应管中装有碘的淀粉溶液。 SO2和I2发生的反应为（N2、O2不与I2反应）： SO2＋I2＋2H2O → H2SO4＋2HI
2、称量（镁带） ——用砂皮除去镁带表面氧化 层，记录数据。
※为什么要擦去镁表面的氧化膜？
氧化镁与酸反应不产生H2，造成实验误差。
实验误差
绝对误差 = 实验值- 理论值
相对误差
实验值 理论值 理论值
100%
系统误差： 来源于仪器或药品自身的误差
偶然误差： 来源于测定时的偶然因素，如温 度的变化
化学的定量测定：
• 定量测定方法： 称量、量出体积、确定温度的变化数等
• 定量仪器： 电子天平、量筒、滴定管、温度计、秒表等
相关知识回顾
气体体积与其他物理量之间的关系
×6.02×1023 ÷6.02×1023
×22.4L/mol ÷ 22.4L/mol
÷ M g/mol ×M g/mol
1．决定物质所占体积大小有哪些因素？
当分子数目相同时，气体体积的大小主要决定于气 体分子之间的距离，而不是分子本身体积的大小。
气体分子之间的距离受温度、压强影响大
• 4、气体摩尔体积的计算：
气体摩尔体积是指1mol气体所具有的体
积
Vm
V n
在标准状况下（101kPa,0 ℃ ）, Vm=22.4 L/mol
5．常温常压时，1摩尔气体体积比标准状况下的22.4升大还是小？原因是什么？
（1）混合气体进入反应管后，量气管内增加的水的体 积等于 N2和O2的总体积 的体积（填写气体的分子式）。
（2）反应管内溶液蓝色消失后， 没有及时停止通气，则测得的 SO2含量偏低 （选填：偏高, 偏低， 不受影响）。
（3）反应管内的碘的淀粉溶液也 可以用溴水 代替（填写物质名称）。
测定1mol气体的体积
化学实验的类型： 定性实验：
通过实验大致得到被测物的一些特性
定量实验:
通过实验得到被测物的一些准确特性
化学的定量测定：
• 定量测定是从“量”的角度认识物质及其变化规律。 • 定量测定技术的进步推动了现代化学的发展。 • 定量测定是现代化工生产中控制生产的必要条件。 • 定量测定中“准确性”极其重要。
（A.偏大 B.偏小 C.无影响）
如图， ①水准管乙的液面面比甲高，水准管乙管向下 移动，量气管甲管的液面也向下移动； ②由于量气管的0.00mL刻度在上面，所以读 数变大，测量的气体体积比实际的气体体积小， 因此结果偏小。
总结：左低右高，气体体积偏小。
水准管与量气管两端液面不相平的误差分析：
情况2：水准管在左侧，量气管在右侧。
取决于构成这种物质的微粒数目、微粒的大小 和微粒之间的距离这三个因素。
2．1mol不同的固态和液态物质为什么其体积各不相同？ 1mol不同固态或液态物质所含基本结构微粒数相同，
构成固态或液态物质的微粒间的距离都很小。因而固 态或液态物质体积大小的决定因素是其结构微粒本身 的大小。 3．影响气体体积的因素有哪些？
一定物质的量的气体， 当温度升高时，气体分子之间的距离增大， 当温度降低时，气体分子之间的距离缩小； 当压强增大时，气体分子之间的距离减小， 当压强减小时，气体分子之间的距离增大。
6、阿伏伽德罗定律的内涵是什么？ 在同温同压下，相同体积的任何气体都含 有相同数目的分子。
测定1mol气体的体积，我们需要哪些实验数据？
方案展示：
• 方案 1
Hale Waihona Puke 介绍：用镁跟足量的稀硫酸反应制得H2，并通入短 进长出的广口瓶，气体将液体压入量筒中收集，流 入量筒中液体的体积就是产生氢气的体积。
气体发生装置
排液装置
量液装置
简易的气体摩尔体积测定装置
缺点： 1、后面导管中一段液体的体积无法测出，影响实验的精确度。 2、随着反应进行，锥形瓶内压强不断增大，分液漏斗中的液体
过失（测量）误差： 来源于操作失误
系统误差有空白实验消除； 偶然误差可用多次平行实验求平均值来减小； 过失误差应由测定人的正确操作来消除。
误差分析
（1）反应后的温度高于室温 偏大 （2）镁条表面的氧化膜未完全擦去 （3）导管中残留液体体积 偏小 （4）镁带中含有不与酸反应的杂质 （5）镁带中含有少量铝
不易流入到锥形瓶中。 3、生成气体的体积＝量筒中液体的体积－加入的硫酸的体积＋
导管中液体的体积
• 方案2
水 准 管
优点：
1、可以保证内部压强不变， 使漏斗内液体顺利流下。
2、可以不用计算加入稀硫酸
的体积。
量 气
3、去除了导管里残留液体的
管
影响。
思考:测定气体体积要注意什么？
• 1、检查装置的气密性； • 2、记录测定气体体积时的温度和压强； • 3、确保测定气体体积时的压强和当时的大气压强相同，
再读数：
1、气密性检查：
2、读数：
读数前： 1、将实验装置恢复到室温； 2、上下移动水准管，使水准 管与量气管两端液面相平； 读数时： 视线与凹液面最低处相切；
注意：量气管的 0.00mL刻度在上面。
水准管与量气管两端液面不相平的误差分析：
情况1：量气管在左侧，水准管在右侧。
如图，水准管乙管的液面比量气管甲管高， 则测出来的气体体积如何？
总结：左低右高，气体体积偏小。
水准管与量气管两端液面不相平的误差分析： 情况2：水准管在左侧，量气管在右侧。
如图，量气管的液面比水准管高，则测出来的气体体积 如何？（A.偏大 B.偏小 C.无影响）
另一种理解方法：左低右高，由于左边产生气体装置， 左边低说明左边气体压强大，压强大气体体积就偏小。 因此测出来的气体体积就偏小。 总结：左低右高，气体体积偏小。
偏小
偏小 偏大
小结
（1）气体质量测定主要有两种方法：
一是量差法。即通过测定反应体系反应前后 质量的差异，确定气体的质量（反应体系反 应前的质量减反应后的质量即为气体质量）；
另一种方法是利用所测气体的某些性质（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，通过测量吸收装置吸收前后质量差得 到气体的质量。
测定1mol气体的体积
• 一、测定原理
——某温度下，用一定量的镁带跟足量的稀硫酸反应，测出产 生氢气的体积，从而计算出该温度下1mol氢气的体积。
• 二、测定方法
（1）制氢气，用镁的质量计算氢气的质量。 （2）产生的氢气用排液法收集、量出体积。
• 三、计算公式
Vm
V (H2) n(H )
V (H2) n(Mg)
提示：Vm
V n
气体的体积V和气体的物质的量n。
气体的物质的量能用实验方法直接测定吗？
不能。
根据气体的物质的量=质量/摩尔质量，可以测气体 的质量。
Vm
V n
V m
VM m
M
气体的体积和质量的实验数据较难测定，我们是否 能将其转化为其他状态的物质进行测定？
将气体的量转化为测定固态或液态的量
直接测量
如图，量气管的液面比水准管高，则测出来的气体体积 如何？（A.偏大 B.偏小 C.无影响）
反应后实际8.00mL 反应后测量10.00mL
反应前20.00mL V测量=20-10=10.00ml V实际=20-8=12.00ml
如图， ①量气管的液面比水准管高，水准管向上移动，量气管的液面也向上移动； ②由于量气管的0.00mL刻度在上面，所以，测量的气体体积比实际出来的气体体积 小，使得结果偏小。
间接测量
• 以1molH2体积测定为例，用镁和足量的稀硫 酸反应，并测定H2的摩尔体积。
Mg H2SO4 MgSO4 H2
Vm
V(H ) 2
n(H )
V(H ) 2
n(Mg)
V(H ) 2
m( Mg )
V (H2 )M (Mg) m( Mg )
2
M (Mg)
数据转化 ：测定镁带质量和H2的体积