1、第十章 学习几种定量测定方法 10.1 测定测定 1mol 气体的体积气体的体积 知识要点知识要点 【实验原理】 气体的体积和质量的实验数据较难测定， 因此我们将其转化为其他状态的物质进行测 定，如：测量液体的体积和称量固体的质量等比较方便易行。 以 1mol H2体积测定为例，用镁跟足量的稀硫酸反应，并测定其摩尔体积。 Mg + H2SO4 MgSO4 + H2 Vm = V H2 / n = V H2 M H2 / m H2 = V H2 MMg / mMg 通过上述关系式可以看出， 在一定温度和压强条件下， 只要直接测定镁带的质量和间接测 量产生氢气的体积即可。 【实验装置】化学反应气体
2、体积测定仪 A B C 【实验步骤】 准备部分： 1、记录实验室的温度和压强。 2、 按上述装置图装配好气体体积测定仪， 做好气密性检查 （思考： 如何检查装置的气密性？） 实验部分： 1、称量所需镁带。 用砂皮除去镁带表面氧化物，准确称取 0.1000.110g 镁带，把数值记录于表格。（思 考：为什么要将镁带的质量限定在 0.1000.110g？） 2、加料（镁带） 拆下 A 瓶出气口处乳胶管，使其倾斜，取下 A 瓶加料口橡皮塞，用小烧杯加入约 20mL 水于 A 瓶中，再把已称量的镁带加入到 A 瓶底部，用橡皮塞塞紧加料口。 3、调整装置压强第 1 次用注射器 用注射器从 A 瓶加料口处
3、吸出空气， 当 B 瓶中导管内外液面持平时， 可以确认装置内外 压强基本一致，反应位于起始状态。 4、加料（硫酸）第 2 次用注射器 用注射器（去针头）在小烧杯中吸入 10ml 3mol/LH2SO4，并通过加料口橡皮塞注入 A 瓶 中，注入后迅速拔出针头。 （注意：这个操作过程中既要防止反应产生高压气体泄漏影响实 验精确度；又要提高实验安全性。） 5、读数第 3 次用注射器 当镁带完全反应后，冷却至室温读出 C 瓶中液体的体积，读数估计至 0.1mL，记录于表 格。用注射器在 A 瓶加料口抽气，使 B 瓶中导管内外液面持平。记录抽出气体的体积，把数 据记录于表格。 6、根据如下关系式计算氢气
4、体积： 氢气体积=液体量瓶中液体体积硫酸体积+抽出气体体积 将计算后的氢气体积填入表格。 7、恢复装置起始状态，重复实验 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。 测定 1mol 氢气体积的相关数据记录 实验 次数 镁带质量 (g) 硫酸体积 (mL) 液体量瓶中 液体体积 (mL) 抽出气体体 积 (mL) 氢气体积 (mL) 计算 1 摩尔 氢气体积 (mL) 1 2 实验 平均值 实验 误差 %100 理论值 理论值实验值 【实验误差分析】 误差原因 误差情况 化学反应气体体积测
5、定仪漏气 V(排)偏小，气体摩尔体积偏低 镁带表面氧化镁没有擦除或没有除尽 mMg偏大，气体摩尔体积偏低 硫酸的量不足，镁带没有完全反应 mMg偏大，气体摩尔体积偏低 称量好镁带后用砂纸擦表面的氧化膜 mMg偏大，气体摩尔体积偏低 没有冷却至室温就读数 V(排)偏大，气体摩尔体积偏高 镁带中含有与硫酸不反应的杂质 mMg偏大，气体摩尔体积偏低 镁带中含有铝单质 n( H2)偏小，气体摩尔体积偏高 “三件套”装置“三件套”装置 “二件套”装置“二件套”装置 “三合一”装置“三合一”装置 “气体实验装置”安装： “气体实验装置”一般包括以下几个部分：气体发生装置（或制备装置） 、气体净化装 置、气
6、体干燥装置、气体收集或主体实验装置、尾气处理装置。 1、 气体实验装置的连接顺序： 气体发生装置（或制备装置）气体净化装置气体干燥装置气体收集或主体实验装 置尾气处理装置。 （注：若通过加热灼烧除去杂质气体，气体净化装置与气体干燥装置顺 序应该颠倒一下。 如： 氮气中含有氧气和水蒸气， 则必须先干燥再通过灼热的铜除去氧气。 ） 2、气体实验装置中各仪器的安装顺序：自下而上，从左到右。 量气管 铜丝 镁带 48 49 50 3、各仪器接口的连接顺序：洗气时“长进短出” ，干燥管除杂质时“大进小出” ，排水量气 时“短进长出” ，冷凝管冷却气体时“下进上出”等。 4、基本实验操作顺序：装置连接气密
7、性检查装固体药品加液体药品气体制取。 例题解析例题解析 例 1某同学用化学反应气体体积测定仪来测定二氧化碳气体在某温度、压强下的摩尔体 积。 （1） 写出右图中实验仪器的名称： B_ _C_ 为保证实验的精确，B 中盛的液体除滴加红墨水 外，还应该加 。 a.蒸馏水 b.饱和食盐水 c.饱和碳酸钠溶液 d.饱和碳酸氢钠溶液 （2）实验中该同学称取了 0.552g 无水碳酸钠粉末， 并用_ _向 A 仪器中加入 10.0 ml 2mol/L 的稀硫酸。反应完后 C 仪器内所得读数 为 123.5mL，第二次抽气的体积为 4.5mL，那么该实验测得的 1mol 二氧化碳的体积为 _ _L（精确到小
8、数点后 2 位） 。 （3）已知该温度、压强下，1 摩尔二氧化碳的理论体积为 22.4L。该实验测定结果的相对误 差为_。 例 2铝镁合金已成为飞机制造、化工生产等行业的重要材料。研究性学习小组的同学，为 测定某含镁 35的铝镁合金（不含其它元素）中镁的质量分数，设计下列两种不同实验 方案进行探究。填写下列空白。 【方案一】 【实验方案】将铝镁合金与足量 NaOH 溶液反应，测定剩余固体质量。 （1）实验中发生反应的化学方程式是 。 【实验步骤】 （2）称取 5.4g 铝镁合金粉末样品，溶于 V mL 2.0 mol/L NaOH 溶液中。为使其反应完全， 则 NaOH 溶液的体积 V 。 （
9、3）过滤、洗涤、干燥、称量固体。该步骤中若未洗涤固体，测得镁的质量分数将 (填“偏高”、“偏低”或“无影响”)。 【方案二】 【实验方案】 将铝镁合金与足量稀硫酸溶液反应 ， 测定生成气体在通常状况 （约 20 ， 1.01 105Pa） 的体积。 【问题讨论】 1、同学们拟选用下列实验装置完成实验： （4）你认为最简易的装置其连接顺序是：A 接（ ）（ ）接（ ）（ ）接（ ） （填接口字母，可不填满。） （5）实验开始时，先打开分液漏斗上口的玻璃塞，再轻轻打开其活塞，一会儿后稀硫酸不能 顺利滴入锥形瓶。请你帮助分析原因 。 （6）实验结束时，在读取测量实验中生成氢气的体积时，你认为合理的是
10、 。 A待实验装置冷却后再读数 B上下移动量筒 F，使其中液面与广口瓶中液面相平 C上下移动量筒 G，使其中液面与广口瓶中液面相平 D视线与凹液面的最低点水平读取量筒中水的体积 2、仔细分析实验装置后，同学们经讨论认为以下两点会引起较大误差：稀硫酸滴入锥形瓶 中，即使不生成氢气，也会将瓶内空气排出，使所测氢气体积偏大；实验结束时，连接广口 瓶和量筒的导管中有少量水存在，使所测氢气体积偏小。于是他们设计了下图所示的实验装 置。 （7）装置中导管 a 的作用是 。 （8）实验前后碱式滴定管中液面读数分别为 V1 mL、V2 mL。则 产生氢气的体积为 mL。 学习反馈 1、 某研究性学习小组为测定
11、实验室条件下 的气体摩尔体积，设计的简易实验装置如 下图所示。 该实验的主要操作步骤如下： 配制 100mL1.0 molL-1的盐酸溶液； 用_（填仪器名称并注明规格）量取 10.0 mL 1.0 molL-1的盐酸溶液 加入锥形瓶中；称取 ag 已除去表面氧化膜的镁带，并系于铜丝末端，为使 HCl 全部参加 反应，a 的数值至少为_； 往广口瓶中装入足量水，按上图连接好装置，检查装置的气密性； 反应结束后待体系温度恢复到室温，读出量筒中水的体积为 VmL。 请将上述步骤补充完整并回答下列问题。 （1） 用文字表述实验步骤中检查装置气密性的方法： _。 （2） 实验步骤中应选用_（填序号）的
12、量筒。 A.100 mL B.200 mL C.500 mL （3） 若水蒸气的影响忽略不计， 在实验室条件下， 气体摩尔体积的计算式为： Vm_。 （4）若将装置中虚线部分换成装置丁测量收集到的气体体积，必须包括以下几个步骤：a. 调整量筒内外液面高度使之相同； b.使量筒内的气体冷却至室温； c.读出量筒内气体的体积。 这三步操作的正确顺序是_（填序号）。测量收集到的气体体积时（图中夹持仪 器已省略），如何使量筒内外液面的高度相同_。 2、以碳酸钙为原料，用化学反应气体体积测定仪（如图）来测定 1 mol CO2的体积。回答 下列问题： （1）图中仪器 A 的名称是_ _， 其中发生反应的
13、离子方程式为： _ 。 （2）B 瓶中的液体最佳的是_ _（填编号） 。 a. 品红溶液 b. 饱和碳酸氢钠溶液 c. 用稀硫酸酸化的品红溶液 （3）完成一次测定实验，需要用_次注射器，其中最后一次是反应结束后在 A 瓶的加料 口处抽气，使_。 （4）20时实验测得的数据如下表： 碳酸钙的质量 1 mol L 1 盐酸的体积 液体量瓶中液体的体积 抽出气体的体积 0.460 g 10.0 mL 115.5 mL 5.0 mL 根据上述数据可以计算出该条件下 1mol CO2的体积为_ L（精确到 0.1） 。 （5）下列情况会导致实验结果偏高的是_（填编号） a. 碳酸钙中含有碳酸镁杂质 b. 储液瓶中的液体是水 c. 液体量瓶读数时俯视 d. 反应完成后未进行抽气就读数
