三大实验--气体摩尔体积测定

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？
※怎样正确地读取量液瓶的读数？
读数时，视线与液体量瓶内液体凹液面的最低点 相切即平视。 ※液体量瓶的读数就是氢气的体积吗？如果不是，那 应该怎样计算？ 不是，
氢气的体积= 量瓶中液体体积 —硫酸体积 +抽出气体体积
7、恢复装臵起始状态
——将C瓶中液体倒回B瓶中， 补加少量品 红溶液，使液面基本恢复到刻度线。将A瓶中 反应液倒入废液缸，用水冲洗A瓶使之冷却， 可以开始重复实验。
保持量气管两边的液 面相平，即所读的气 体体积为1大气压时 的气体体积
实验步骤
1、装配实验装臵，做好气密性检查 气密性检查 ——用橡皮塞塞紧A瓶加料口，进行 气密性检查。当橡皮塞塞紧时，B瓶 内导管中的液面会上升，上升液柱在 1min内不下降，确认装臵气密性良好。
1、把气体发生器的橡皮塞塞紧，储液瓶内导管中液面上 升，且上升的液柱在1min内不下降，可确认气密性良好。
思考:测定气体体积要注意什么？
• 检查装置的气密性 • 测定体积时的温度和压强
• 换算成标准状况下的气体体积
强调:没有对应的温度与压强的气体 体积没有任何意义
思考:测定气体体积要注意什么？
• 实验前（放药品前）要首先检查装置的气密性； • 记录测定气体体积时的温度；
• 确保测定气体体积时的温度与压强和当时的室温 与大气压强相同， • 即待气体冷却到室温时再读数； 根据连通器原理确定所测得的气体体积处于1个大 气压强。
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
V Vm 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？
气密性检查（其他方法）：
2、从气体发生器的橡皮塞处用注射器向其中诸如一定量的 水，如果储液瓶内导管中的液面上升，且上升的液柱在1min 内不下降，可确认装置气密性良好。 3、从气体发生器的橡皮塞处用注射器抽出一定量的空气， 如果储液瓶内导管口产生气泡，可确认装置气密性良好。 4、用手捂气体发生器一段时间，如果储液瓶内导管中液 面上升，手松开后，液面又恢复至原位置，可确认装置 气密性良好。
8、完成实验报告
实验误差 （P-79）
绝对误差 = 实验值- 理论值 相对误差 实验值 理论值 100%
理论值
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 过失（测量）误差： 来源于操作失误 系统误差有专门的方法处理；
偶然误差可用多次平行实验求平均值来减小；
• 三、计算公式
V ( H 2 ) V ( H 2 ) V ( H 2 ) V ( H 2 ) M ( Mg ) Vm n( H 2 ) n( Mg ) m( Mg ) m( Mg )
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
• 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 H 2 SO4 MgSO4 H 2
V ( H 2 ) V ( H 2 ) V ( H 2 ) V ( H 2 ) M ( Mg ) Vm n( H 2 ) n( Mg ) m( Mg ) m( Mg )
M ( Mg )
数据转化 ：测定镁带质量和H2的体积
10.1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。
思考：用什么样的装置来制取氢气
实验室制取气体的装置
（1）固体和固体加热制取气体
（2）固体和液体加热制取气体
O2、NH3、CH4等
HCl、Cl2 等
实验室制取气体的装置
启普发生器
（3）固体和液体反应制取气体不需要加热
思考2、氢气的体积如何来测定？
气体
量液 排液装置 （短进长出） 装置
量（体积）装置
移 液 管
方案展示：
• 方案1
介绍：用镁跟足量的稀硫酸反应制得H2，
利用排水法用量筒收集，并量取气体体积。
缺点：
量筒不能收集 气体，并且收 集后测出体积 不准确。
方案展示：
• 方案2
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。
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 ÷ M g/mol ×M g/mol
×22.4L/mol ÷ 22.4L/mol
1．决定物质所占体积大小有哪些因素？

2、一次称量（镁带） ——用砂皮除去镁带表面氧化层， 称二份所需的量，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。
3、两次加料（镁带、水） ——在A瓶出气口处拆下胶管，使A瓶倾斜， 取下A瓶加料口橡皮塞，用量筒加入约20mL水 于A瓶中，再把已称量的镁带加到A瓶底部，用 橡皮塞塞紧加料口。
5、加硫酸—第2次用注射器 ——用注射器在小烧杯中吸入10ml 3mol/LH2SO4，移到A瓶加料口上方，将 硫酸注入A瓶，注入后迅速拔出针头。 观察现象，记录气体温度。
※为什么用针筒加完稀硫酸后要迅速拔出？应怎样操作？
避免H2从针筒处逸出。要捏住针头拔出，不要 使针头和针筒脱离。
A
B
C
6、读数 （1）反应开 始排出液体速度较快， 后逐渐变慢，当目测A 瓶中镁带几乎都反应 完时，可用左手握住A 瓶胶塞轻轻上下振荡， 使少量气体尽可能逸 出。当C瓶内插头口不 再滴液时确认反应完 成。
（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；
V 提示：Vm 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 V VM m n 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 间接测量
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
讨论内容:
以1molH2体积测定为例，用镁和足量的稀硫酸 反应，设计测定H2的摩尔体积的实验方案。 镁的质量实验室里用什么仪器测定？
A B C 降低反应时硫酸的浓度
※为什么在储液瓶里加入品
※为什么要事先加入20ml的水？
红溶液？可以换成无色溶 液吗？
可以。但品红溶液便于观察。
4、调正装臵压强—第 1次用注射器 ——用注射器从A瓶加 料口处抽气，当B瓶中 导管内液面和外液面持 平时，可以确认装臵内 外压强基本一致，反应 位于起始状态。
注意：
量筒中液体体积 减去注入硫酸的 体积才是生成的 气体体积。 缺点：后面导管 中一段液体的体 积无法测出，影 响实验的精确度。 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Βιβλιοθήκη 简易的气体摩尔体积测定装置
气体发生装置
排液装置
量液装置
方案展示：
• 方案4
介绍：用镁跟足量的稀硫酸反应制得H2，将生成的 氢气用气球收集。气球的体积就是氢气的体积。
缺点：
气球体积难以 准确测定，实 验误差大。
方案展示：
• 方案5
介绍：用镁跟足量的稀硫酸反应制得H2，将生成的 氢气用针筒收集。
气体的体积＝针筒的读数－加入的硫酸的体积 优点：
针筒可以直 接测出气体 的体积。
缺点： 气体压强有 误差，较难 控制同压
气体摩尔体积测定装置
1、气体发生装置： 气体发生器——带支管的锥形瓶 （加料口、橡皮塞） 2、排液装置： 储液瓶——带有玻璃瓶塞和伸至 瓶底的导液管；瓶上刻度线标明 容积约200ml的位置 3、量液装置： 液体量瓶——量瓶瓶颈上有 110—130mL刻度线（可正确 读出进入量瓶的液体体积）
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
偏小
偏小
测定结果偏小，误差为负值； 测定结果偏大，误差为正值。
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。