三大实验气体摩尔体积测定(课堂PPT).ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,10.1,测定,1mol,气体的体积,1,化学实验的类型：,定性实验：,定量实验,:,通过实验,大致得到,被测物的一些特性,通过实验得到被测物的一些,准确特性,2,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。,3,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,4,相关知识回顾,气体体积与其他物理量之间的关系,6.0210,23,22.4L/mol,6.0210,23,22.4L/mol,M g/mol,M g/mol,5,2,1mol,不同的固态和液态物质为什么其体积各不相同？,3,影响气体体积的因素有哪些？,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,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,。,1,决定物质所占体积大小有哪些因素？,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。,6,4,、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,在标准状况下（,101kPa,0,）,Vm=22.4 L/mol,7,5,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？,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。,8,测定,1mol,气体的体积，我们需要哪些实验数据？,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。,9,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,等量代换,以,1molH,2,体积测定为例，用镁和足量的稀硫酸反应，并测定,H,2,的摩尔体积。,数据转化：测定镁带质量和,H,2,的体积,直接测量,间接测量,10,10.1,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。,三、计算公式,11,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(H,2,),V,m,M(,镁,),m(,镁,),想一想：,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,12,讨论内容,:,以,1molH,2,体积测定为例，用镁和足量的稀硫酸反应，设计测定,H,2,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？,13,思考：用什么样的装置来制取氢气,（,1,）固体和固体加热制取气体,（,2,）固体和液体加热制取气体,O,2,、,NH,3,、,CH,4,等,HCl,、,Cl,2,等,实验室,制取气体,的装置,14,实验室制取气体的装置,（,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？,启普发生器,15,气体,排液装置（短进长出）,量液装置,16,量（体积）装置,移液管,17,方案,1,方案展示：,介绍：用镁跟足量的稀硫酸反应制得,H,2,，,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。,18,方案,2,方案展示：,介绍：用镁跟足量的稀硫酸反应制得,H,2,，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。,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。,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,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。,19,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,20,方案,4,方案展示：,介绍：用镁跟足量的稀硫酸反应制得,H,2,，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。,21,方案,5,方案展示：,介绍：用镁跟足量的稀硫酸反应制得,H,2,，将生成的氢气用针筒收集。,优点,：,针筒可以直接测出气体的体积。,气体的体积针筒的读数加入的硫酸的体积,缺点：,气体压强有误差，较难控制同压,22,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）,23,10.1,测定,1mol,气体的体积,注意问题：,1,、,硫酸应过量，保证镁全部反应。,2,、装置不能漏气，保证其气密性，应先检漏。,3,、生成氢气的体积应是液体量瓶的读数减去,注入硫酸的体积。,4,、液体量瓶的读数范围是,110,130mL,，所以,对生成的氢气的量有限制，过多或过少都,测不出。,24,装置使用原理,：,用针筒取硫酸，注入到气体发生器中与镁反应，产生的氢气将储液瓶中的品红溶液压入液体量瓶中。,分析,:,这套装置在使用过程中应注意哪些问题？,25,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,26,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。,思考,:,测定气体体积要注意什么？,27,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,28,1,、装配实验装置，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，确认装置气密性良好。,实验步骤,29,1,、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。,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。,气密性检查（其他方法）：,30,注意问题,：,1,、,硫酸应过量，保证镁全部反应。,2,、装置不能漏气，保证其气密性，应先检漏。,3,、生成氢气的体积应是液体量瓶的读数减去,注入硫酸的体积。,4,、液体量瓶的读数范围是,110,130mL,，所以,对生成的氢气的量有限制，过多或过少都,测不出。,31,思考讨论：,如果取稀硫酸,10mL,，且过量。假设标准状况下，金属镁的质量应控制在什么范围内？,结果：,（,1,）假设液体量瓶最大读数,130mL,，,氢气体积,130-10=120mL,消耗镁的质量,(0.12/22.4)24=0.1286g.,（,2,）假设液体量瓶最小读数,110mL,，,氢气体积,110-10=100mL,消耗镁的质量,(0.1/22.4)24=0.1071g.,镁的质量控制在,0.1071,0.1286g,之间。,综合考虑,温度,和,压强,对气体体积的影响,所以镁的质量控制在,0.100,0.110,g,之间,。,32,2,、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,H,2,，造成实验误差。,33,3,、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。,A B C,为什么要事先加入,20ml,的水？,降低反应时硫酸的浓度,为什么在储液瓶里加入品红溶液？可以换成无色溶液吗？,可以。但品红溶液便于观察。,34,4,、调正装置压强,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，可以确认装置内外压强基本一致，,反应位于起始状态。,35,5,、,加硫酸,第,2,次用注射器,用注射器在小烧杯中吸入,10ml 3mol/LH,2,SO,4,，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,H,2,从针筒处逸出。要捏住针头拔出，不要使针头和针筒脱离。,36,6,、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。,A B C,37,6,、读数,第,3,次用注射器,（,2,）用注射器从,A,瓶,加料口处,抽气,，使,B,瓶,中,导管内外液面持平,，读出注射器内气体体积数据,bml,。,即为,B,瓶导管内,没有,排出的液体量。,A B C,38,（,3,）读出,C,瓶,中体积数。从,C,托盘中取出,C,瓶，读出液体量,c ml,。,注意,：,注射器及液体量瓶（,C,瓶）刻度最小分度均为,0.5mL,读数估计至,0.20.3ml,。及时将,a,、,b,、,c,三个体积读数记录在案，便于下步计算。,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，,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。,氢气的体积,=,量瓶中液体体积,硫酸体积,+,抽出气体体积,39,7,、,恢复装置起始状态,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。,8,、完成实验报告,40,实验误差,（,P-79,）,绝对误差,系统误差：,=,实验值,-,理论值,相对误差,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；,过失误差,应由测定人的正确操作来消除。,41,误差分析,（,1,）反应后的温度高于室温,（,2,）镁条表面的氧化膜未完全擦去,（,3,）导管中残留液体体积,（,4,）镁带中含有不与酸反应的杂质,偏大,偏小,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,。,42,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。,43,（,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,H,2,、,O,2,、,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。,44,训练题,综合应用,工业上测量,SO,2,、,N,2,、,O,2,混合气体中,SO,2,含量的装置如下图,：,反应管中装有碘的淀粉溶液。,SO,2,和,I,2,发生的反应为（,N,2,、,O,2,不与,I,2,反应）：,SO,2,I,2,2H,2,O H,2,SO,4,2HI,反应管中装有碘的淀粉溶液。,（,1,）混合气体进入反应管后，量气管内增加的水的体积等于,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,SO,2,含量,（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,代替（填写物质名称）。,45,（,4,）若碘溶液体积为,V,a,mL,，浓度为,CmolL,1,，,N,2,与,O,2,的体积为,V,b,mL,（已折算为标准状况下的体积）。用,C,、,V,a,、,V,b,表示,SO,2,的体积百分含量为：,。,（,5,）将上述装置改为简易实验装置，除导管外，还需选用的仪器为,（选下列仪器的编号）。,a,烧杯,b,试管,c,广口瓶,d,容量瓶,e,量筒,f,单孔塞,g,双孔塞,(SO,2,I,2,2H,2,O H,2,SO,4,2HI),46,10.1,测定,1mol,气体的体积,47,10.1,测定,1mol,气体的体积,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,知识回顾,气体体积与其他物理量之间的关系：,48,10.1,测定,1mol,气体的体积,测定,1mol,气体的体积，我们需要哪些实验数据？,问题,1,：,答案：,气体的体积,V,和气体的物质的量,n,。,49,10.1,测定,1mol,气体的体积,气体的物质的量能用实验方法直接测定吗？,答案：,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。,问题,2,：,50,10.1,测定,1mol,气体的体积,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？,答案：,将气体的量转化为测定固态或液态的量,问题,3,：,51,10.1,测定,1mol,气体的体积,以,1molH,2,体积测定为例，用镁和足量的稀硫酸反应，并测定,H,2,的摩尔体积。,探究活动：,数据转化：测定镁带质量和,H,2,的体积,52,1,、需要测定哪些物理量？,2,、如何测定,H,2,的体积？,镁带的质量,氢气的体积,氢气的体积 水的体积,在这个定量实验中,直接测量 间接测量,转化,方法：,53,（,1,）气体,发生,装置,（,2,）气体,收集,装置,（,3,）,量体积,装置,二、实验装置,哪些常见仪器可以作为气体发生装置？,54,2,、,氢气的体积与排出水的体积是否相等？,1,、该装置所测量的氢气体积是什么温度下的体积？,3,、测得的,气体的体积是否是常压下的体积？,55,能不能对这套装置改进一下呢？,1,、精确度高一些，量程大一些,2,、能测出气体的温度,3,、测得的气体的体积是常压下的气体体积。,想一想,56,化学反应气体体积测定仪,57,10.1,测定,1mol,气体的体积,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）,58,2,、液体量瓶的体积读数是否就是,H,2,的体积？如果不是，应如何换算？,1,、实验中要进行几次抽气？目的是什么？,阅读教材,49,页思考,59,60,10.1,测定,1mol,气体的体积,装置使用原理：,用针筒取硫酸，注入到气体发生器中与镁反应，产生的氢气将储液瓶中的品红溶液压入液体量瓶中。,分析,:,这套装置在使用过程中应注意哪些问题？,61,10.1,测定,1mol,气体的体积,注意问题：,1,、,硫酸应过量，保证镁全部反应。,2,、装置不能漏气，保证其气密性，应先检漏。,3,、生成氢气的体积应是液体量瓶的读数减去,注入硫酸的体积。,4,、液体量瓶的读数范围是,110,130mL,，所以,对生成的氢气的量有限制，过多或过少都,测不出。,62,测定,1mol,气体的体积,三、实验步骤,【,准备部分,】,1,、记录实验室的温度和压强,2,、装配实验装置，做好气密性检查,新课,63,测定,1mol,气体的体积,【,实验部分,】,1,、称量所需镁带,用砂皮除去镁带表面氧化层，称二份所需的量，记录数据。,64,测定,1mol,气体的体积,【,实验部分,】,2,、加料（镁带）,从,A,瓶出气口处除下胶管，用小烧杯加入约,20ml,水于,A,瓶中，再加入称量后的镁带，加料口赛上橡胶塞，将,A,瓶置于,A,托盘内，出气口接上胶管。,65,测定,1mol,气体的体积,【,实验部分,】,3,、调正装置压强,第,1,次用注射器,用注射器从,A,瓶加料口处吸出空气，当,B,瓶中导管内页面和外液面持平时，可以确认装置内外压强基本一致，反应位于起始状态。,66,测定,1mol,气体的体积,【,实验部分,】,4,、,加,10ml,硫酸,第,2,次用注射器,用注射器在小烧杯中吸入,10ml 3mol/LH,2,SO,4,，将硫酸注入,A,瓶。记录气体温度。,67,测定,1mol,气体的体积,【,实验部分,】,5,、读数,第,3,次用注射器,（,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。,68,测定,1mol,气体的体积,【,实验部分,】,（,2,）读出,C,瓶中液体的体积数，用注射器从,A,瓶加料口处抽气，使,B,瓶中导管内外液面持平，读出注射器内气体体积数。,即为,B,瓶导管内没有排 出的液体量。,69,测定,1mol,气体的体积,【,实验部分,】,6,、,恢复装置起始状态,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。,70,氢气的体积,=,量瓶中液体体积,硫酸体积,+,抽出气体体积,71,练习：,在测定氢气的气体摩尔体积过程中，若出现下列现象，,将使测定结果偏大、偏小，还是不影响？,1.,装置漏气,偏小,.,反应放热，使气体温度高于室温,偏大,.,反应后未对储气瓶（瓶）作抽气操作,偏小,、使用的镁带不纯,_,(1),含杂质铝,_,偏大,（,2,）含杂质铁,_,偏小,（,3,）含杂质铜,_,偏小,72,