10.1测定1mol气体的体积

•氨气的喷泉实验——说明氨气极易溶于水•电解水得到氢气和氧气——说明水是由氢元素、氧元素组成的定性测定：定量测定是从“量”的角度认识物质及其变化规律,“”极其重要。准确性10.1测定1mol气体的体积从微观角度分析，决定物质所占体积大小的因素有哪些？构成这种物质微粒的数目、微粒的大小、微粒间的距离知识回顾常温常压下，部分1mol物质的体积如下表所示：物质铁铝水硫酸1mol体积/cm37.2101853.6标准状况下，部分1mol气体的体积如下表所示：物质氢气氧气二氧化碳1mol体积/L22.422.422.3请从微观角度加以解释。为何相同条件下1mol固体、液体的体积不相同？1mol不同气体的体积在同温同压下却是近似相同的？思考：常温常压时，1mol气体的体积比标准状况下的22.4L大还是小？知识回顾一、测定1mol气体体积的原理与方法1．原理思考：可以用锌粒或者铁片代替镁带吗？为何选用稀硫酸而不是盐酸作为反应物？提示：金属的常见冶炼方法K~AlZn~CuHg~AgPt~Au电解法还原剂法加热法游离态思考：用氢气做为实验测定的对象是唯一的选择还是最佳的选择？①能在实验室制备的气体有哪些？②为什么选择氢气而不是其他气体？•回忆：什么是气体摩尔体积（Vm）？•思考：计算1摩尔气体体积需要测定哪几个物理量？•2．测定方法•思考：直接测量气体的体积比较难，怎么办？•思考：直接测量气体的质量也较难，怎么办？•直接测定氢气的体积和质量，操作上比较繁复，实验中采用转化的思想，即把H2的物质的量转化成，氢气的体积转化成的体积。镁的质量所排液体•思考：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•二、实验装置•思考：根据制气反应的反应物状态和反应是否加热，测定1mol气体体积的气体发生装置如何进行选择？试一试：用下列部分实验仪器设计一套镁与稀硫酸反应，测定氢气摩尔体积的实验装置。思考：从测量的准确度看这套装置有无不足？请具体举例说明。1、加入的反应溶液会对气体的体积造成误差；2、量筒不能精确测量液体体积;……ABC下图是化学反应气体体积测定仪，请在横线上写出仪器的名称：A气体发生器B储液瓶C液体量瓶三、实验步骤记录实验时室内温度和压强；1、连接好测定装置，并检查装置的气密性（怎样做？）当橡皮塞塞紧气体发生器加料口时，储液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。？双手握住气体发生器的下部，看见储液瓶导管内品红溶液液面略高于储液瓶内液面1min内不下降即可。•2、擦去镁带氧化膜，称量0.100~0.110克镁带，记录数据。有氧化层会使镁实际质量偏小，产生的氢气体积偏小？？镁太少，液体不能上升至C的刻度处；镁太多，液体溢出液体量瓶。如何进行估算所要称量的镁带质量（假设在标况）？（1）液体量瓶最大读数130mL，氢气体积约130-10=120mL,消耗镁的质量(120/22400)×24=0.1286g.（2）液体量瓶最小读数110mL，氢气体积约110-10=100mL,消耗镁的质量(100/22400)×24=0.1071g.？•为什么估算出的镁带的质量不是0.100~0.110克？因估算的假设是在标况下的，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—0.110g之间。3、加料：将镁带送入气体发生器，加入20mL水，塞上瓶塞；4、用注射器从加料口抽气，使B瓶中导管内外液面相平，注射器拔出时注意捏住针头拔出。稀释硫酸，减缓反应速度？调压，使B瓶中内管和外管液面持平若针头留在加料口橡皮塞上，产生的氢气会从针头逸出，造成误差。？•5、用注射器吸取10毫升3摩尔/升硫酸，用针头从橡皮塞处慢慢注入气体发生器，再迅速拔出针筒。•为什么要迅速拔出针头？•若取镁带0.12克，只需硫酸0.005mol，但为什么加入的硫酸为0.03mol，远大于镁带的量？•为什么是先加镁带，后加硫酸?此时反应已经开始，若不能迅速拔出针头，会有一些氢气进入针筒。确保镁带完全反应，因为氢气的质量是由参加反应的镁带决定的。确保产生的氢气不外逸。•6、当镁带反应完后，读出C中液体体积，计数估计至0.2~0.3mL，记录于表格。•7、用注射器在加料口抽气，使B中导管内外液面相平，记录抽出气体的体积。•为什么要两次针筒抽气？•两次抽出的气体的体积都需要记录吗？•本次实验一共几次用到针筒？保持气压一致。减小压强变化对测定的影响。第一次抽气不需要记录，第二次需要记录。3次•思考：C中的体积读数是否就是氢气的体积？如果不是，应如何换算？Vm的计算公式？•液体量瓶中的液体是由加入的稀硫酸和产生的氢气共同产生的，最后一次抽出的是氢气。V(氢气)=V(C瓶的读数)-V(注入硫酸)+V(抽出气体))()(22HnHV)()(MgnV排)()()()()(MgmMgMVVV抽硫酸液计算公式：Vm===•8、重复操作进行第二次实验•为什么要重复实验？•减少偶然误差。•9、数据处理。•10、误差分析。问题：实验中使用了几次注射器？每次的目的有何不同？四、实验误差的原因分析1、造成结果偏大的主要原因有：•反应放热•实验过程中温度变化较大（升高）•镁带中含有产生气体较多的杂质（如铝）•实验仪器有偏大的因素•……•2、造成结果偏小的主要原因有：•装置漏气•镁带中含有与酸不反应的杂质或与酸反应不产生气体的杂质或与酸反应产生气体小于镁的杂质（如MgO等）•实验仪器会有偏小的因素•……•思考：定量实验中，考虑误差主要从哪些方面入手？•仪器本身、试剂品质、实验操作（失误）等3、实验误差的表示方法绝对误差=测定值−标准值相对误差=×100%测定值−标准值标准值•相对误差表示了定量实验的准确度。•绝对误差和相对误差都有正值和负值两种。•正值表示测定结果偏大，负值表示测定结果偏小。或称为实验误差4、产生误差的原因：是测量的方法不太理想，仪器的精确度和试剂的纯度不高。系统误差的特征是具有确定的方向性，班级平行实验的误差都偏高或偏低。：由偶然因素产生，如测定人的视觉观察不稳定、环境温度的变化等。：操作失误所引起的误差。如装置漏气、液体的读数偏差等。系统误差偶然误差过失误差5、减小误差的方法任何定量测定的数值，都有一定的准确范围，任何一个定量测定设计的方法，都有一定的误差。我们不追求误差为0，只要实验误差在允许的范围内即可。减小误差的方法有：对照实验：用已知的标准试样，按同样的方法进行测定，以检查仪器是否正常，操作是否正确，以减小系统误差。空白实验：在不加试样的情况下，按同样的方法测量得到的结果叫空白值，将试样的测定值扣除空白值，减小系统误差。平行实验：在相同条件下做多次测定值取平均，减小偶然误差。通常操作者意识到的操作失当应重做实验。一般实验时，首先检查仪器和试剂是否符合设计要求，其次用多次测定求平均值来消除偶然误差，第三要正确操作。反应产生气体排出液体的体积液体加入反应器中的液体体积、连接导管中残留的液体等直接水饱和碳酸氢钠溶液饱和氯化钠溶液