化学：10.1《测定1mol气体的体积》教案（1）（沪科版高二第一学期）

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10.1 测定1mol气体的体积
[学习目标]
1. 知道定量测定对于化学发展和学习化学的作用，初步体验定量测定中准确性的重要性；
1. 理解测定1mol气体体积的原理和学会测定1mol氢气体积的方法；
1. 理解气体摩尔体积测定装置的原理，初步学会这一装置的使用；
1. 学会电子天平的使用；
1. 初步学会误差的计算方法和实验的误差分析。
1. 熟练有关物质的量、气体摩尔体积的有关计算。
[教学重点]
测定1mol气体体积的原理、理解实验步骤中的关键操作；
气体摩尔体积测定装置的原理和使用。
[教学重点] 气体摩尔体积测定装置的使用及误差分析
[引入] 化学是一门以实验为基础的学科，我们之前已经接触过了不少实验，例如：用水吸收氯化氢气体，认识它的易溶性；电解水得到氢气和氧气，知道水由氢元素、氧元素组成等。这些都是定性研究方法。但是在很多时候我们需要从“量”的角度来研究，进行化学的定量测定。在现代化工生产中，定量测定是控制生产的必要条件。现代化学的发展很大程度上是与定量测定技术的进步密切相关的。在这一章里选择三个课题，学习几种定量测定的方法，并体验定量实验中误差分析的重要性。
[板书]
一、怎样测定1mol气体的体积
[讲述]我们知道，1mol理想气体在0℃、101KPa下的体积约为22.4L，它在理论化学上是一个重要数据，但在应用上仅有参考价值。
所谓理想气体是假设气体分子没有体积、相互间的作用力为0的状况。实际上只有气体小分子在压力无限小的情况下才接近理想气体。因而实际气体的摩尔体积并不一定是22.4L，而是接近。在实验化学，实际气体的摩尔体积是测定0℃、101KPa下的气体密度，再由气体的摩尔质量计算。在介绍测定1mol气体体积的方法之前，请同学们先完成书本75页的“思考与讨论”。
[板书]
答案： （1）因为温度和压强会影响气体分子间距从而影响气体的体积。
（2）在常温常压下时，1mol气体的体积比标准状况下的22.4L大。因为压强不变，温度升高，气体分子间距增大，1mol气体的体积增大。
[讲述]下面我们来具体学习如何测定1mol气体体积
化学实验室中，可以直接取一定体积（V）的某种气体，称出它的质量（m），或称取一定质量（m）的某种气体，量出它的体积（V），计算出其密度，再由气体的摩尔质量，计算出1mol气体的体积。
1、原理
测出某温度和压强下某气体的密度，利用摩尔质量进行计算1mol气体的体积
2、计算公式
（1）
（2）
[讲解]然而，直接测定气体的体积和质量，操作上比较繁琐，我们可以设想能否用称量固体的质量、量出液体的体积，间接得到气体的质量和体积。请同学们仔细阅读书本76页的“探究活动”，完成相关问题。
[板书]
3、实验方法
“探究活动”：
原理：（1）称量镁带的质量，加入足量的稀硫酸，通过一下换算可以得到H2的V
Mg+H2SO4 → MgSO4+H2↑
24 2
X
（2）可以通过排水法收集氢气（因为它不易溶于水），并通过量出排出水的体积来测量氢气的体积。
（3）学生自己计算（答案略）
装置：（1）气体发生装置——无需加热的固液反应
（2）气体收集装置——用排水装置（画图）
（3）量体积装置——（画图）
二、气体摩尔体积测定装置
详细请见书本76页图10.1
金属底座（固定装置用的）；
A、B、C三个托盘；
反应发生器（A）储液瓶（B）液体量瓶（C）
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、气体收集装置：
储液瓶——带有玻璃瓶塞和伸至瓶底的导液管；瓶上刻度线标明了容积约200ml的位置
3、量体积装置：
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）
三、气体摩尔体积测定仪的装配
仪器装配训序
（1）在铁底座上旋装A、B、C三个托盘
（2）装配B瓶——将液体储瓶（简称B瓶）插入B托盘内，务必使B瓶稳定（必要时可在B托盘内壁衬几条双面粘胶纸），在B瓶中加入品红溶液至刻度线（约200ml），盖上玻璃瓶塞（可涂少量真懂酯或医用凡士林）
（3）连接C瓶——将液体量瓶（简称C瓶）置于C托盘内，插入液体导流插头（带橡胶管），左右弧形移动C瓶，目测连接B瓶所需胶管长度，剪下后连接在B瓶液体出口处，B瓶和C瓶装配连接完成。
注意：B瓶和C连接及拆装的操作，每个学生必须掌握，若上下移动C瓶会损坏插头。
（4）连接A瓶——将反应发生器（简称A瓶）置于A托盘内，剪取适当长度的胶管，沾水后连接A瓶的出气口和B瓶的入气口，（此时不必在A瓶的加料口赛上胶塞），仪器基本装配基本完成。
[讲述]在学习了如何装配气体摩尔体积测定装置之后，我们一起来看看如何利用镁和稀硫酸的反应和气体摩尔体积测定装置来测定常温下1mol氢气的体积。请同学们看到书本77页“走进实验室”。
四、实验步骤
准备部分：
1、记录实验室的温度和压强
2、装配好气体摩尔体积测定装置，做好气密性检查
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。（每次实验所需量一般由教师通过测定后告知，——根据实验测知当室温19摄氏度时，称量应为0.100g——0.120g，实际实验时室温变化，所以要预测。否则排液量会小于110ml或超过130ml，无法量读。）
2.加料（镁带）——第1次用注射器
从A瓶出气口处除下胶管，托盘中移出A瓶，用10ml注射器（不用针头）在小烧杯中吸入10ml水注入A瓶，再加入称量后的镁带，再用注射器注入10ml水，加料口赛上橡胶塞，将A瓶置于A托盘内，出气口接上胶管。
3、气密性检查
装置的气密性对实验成败至关重要，每次反应开始前必须检查装置的气密性是否符合要求，否则不能开始实验反应。当A瓶加入镁带连接上装置后，储液瓶（B瓶）内导管中液面会上升，观察上升页面在1分钟内无明显下降，可以确认装置气密性合格。
4、调正装置压强——第2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。
5、加aml硫酸——反应开始——第3次用注射器
用注射器（去针头）在小烧杯中吸入a（10）ml 3mol/LH2SO4，注射器口向下装上针头，排出多余硫酸，移到A瓶加料口上方，左手握A瓶颈右手将注射器针头迅速拔出注射器。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。
6、读数——反应完成——第4次用注射器
（1）反映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）读出bml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据bml——即为B瓶导管内没有排出的液体量。
（3）读出cml体积数，从C托盘中取出C瓶，读出液体量cml。
注意：注射器及液体量瓶（C瓶）刻度最小分度均为0.5ml。及时将a、b、c三个体积读数记录在案，便于下步计算。
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。
五、注意事项
1、镁带要用砂皮打磨干净，两次称量镁带的重量应该尽可能的接近，即时记录数据（精确到0.001g）
2、装配装置时：连接C瓶和B瓶时要严格按照要求左右移动C瓶来操作
3、加料时，第一次加入10ml水是为防止镁带进入时敲到瓶底，第二次是为了防止镁带附在瓶壁上，可用水来冲。
4、反应开始前：要用橡皮筋固定B瓶的玻璃塞——以防气压过大冲出
5、反应开始前一定要调整整个装置的气压和外压一致
6、用针筒取稀硫酸的整个过程中要求针头一直朝下，以防硫酸溅出伤人
7、用针筒加硫酸时要一气呵成，拔出针头要迅速又要保证橡皮塞不被冲出
8、针筒读数时要看平端所对的刻度
9、复原时用水冲洗气体发生器是为了降温，将其恢复到室温www.
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