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测定1mol气体的体积
我们知道,1mol 任何气体的体积在同温、同压下是相同的,在0℃、101.3kP时约为22.4L;而1mol气体的质量各不相同。
要测定1mol气体的体积,如取氢气作试样,则要测定2.016g氢气(氢的摩尔质量为1.008g/mol)所占的体积;如取二氧化碳作试样,则是测定44.0g二氧化碳所占的体积。
测定1mol气体体积的方法
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),再根据这种气体的摩尔质量,计算出1mol气体的体积:
然而,直接测定气体的体积和质量,操作上比较繁复,我们可以设想能否用称量固体的质量、量出液体的体积,间接地得到气体的质量和体积。
气体摩尔体积测定装置(如图)由三部分组成,左边是气体发生器,中间是储液瓶,右边是液体量瓶。储液瓶上的刻度线标明了容积约200mL的位置,液体量瓶的容积约130mL,量瓶瓶颈上有110—130mL刻度线,可正确读出进入量瓶的液体的体积。全部装置固定在专用底座上。底座放置气体发生器、液体量瓶的位置下有螺旋,能作高低的微调。
如要测定1mol氢气的体积,则取一定质量的镁带跟稀硫酸在气体发生器中完全反应,产生的氢气把储液瓶中液体(品红溶液)压入液体量瓶,读出液体数据转换成氢气的体积,进行计算推算出实验温度时1mol氢气的体积。 实验步骤:
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。
3、 用砂皮擦去镁带表面的氧化物,然后称取0.120—0.140g镁带(精确至0.001g),把准确数值记录于表格。
4、 将镁带用纸舟投入到气体发生器的底部,用橡皮塞塞紧。注意:不要使镁带贴附在瓶壁上。 5、 用针筒吸取10mL 2mol/L H2SO4溶液,用针头扎进橡皮塞,将硫酸注入气体发生器,注如后要迅速拔出针筒(注意要捏住针头拔出,不要使针头和针筒脱离),观察现象。
6、 当镁条完全反应后,读出液体量瓶中液体的体积,读数估计至0.25mL,记录于表格。
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思考:液体量瓶的读数是否就是氢气的体积?计算后的氢气体积填入表格。重复上述操作进行第二次实验,并做计算。
实验记录:
温度 ,压强 。
实验 镁带质量 硫酸体积 液体量瓶中液体体积(mL) 氢气体积 计算1mol 次数 1 2 (g) (mL) (mL) 氢气体积(mL) 两次实验平均值:
实验温度下,1mol氢气体积的理论值(由教师提供):
= 常温下1mol气体体积的理论值的确定方法
先从有关手册上查出气体在标准状况下的密度,如下表:
标准状况下气体的密度(g/L)
H2 0.0899 O2 1.43 CO2 1.96 Cl2 3.17 用密度计算出标准状况下1mol气体的体积,然后根据以下公式,换算成某温度、压强下的体积(即理论值)。
例如:氢气在标准状况下密度为0.0899g/L。
标准状况下,1mol氢气的体积=(2.016/0.0899)=22.42(L) 25℃、101.3kP时,1mol氢气的体积=22.42× 实验误差的原因分析
任何定量测定的方法,得到的数据都有一定的精确范围,或者说存在一定的误差。
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我们的测定结果如果与理论值偏差很大,那就应在实验装置、所用试剂的纯度以及操作上寻找原因。例如,装置漏气会造成氢气体积减少,使测定结果偏小(误差为负值),又如反应放热,氢气的温度高于室温,而体积增大,使结果偏大(误差为正值)。
通过分析可以知道,实验误差有的来自于仪器装置自身或试剂的品质,有的来自于操作的失误。定量测定并不是追求绝对准确,而是在仪器精度、药品纯度的范围内,误差也有一个允许值。本实验如果操作正确,误差在±2%范围内均可看作是合理的。
系统误差和偶然误差
误差分为两种,一种来源于仪器装置和药品自身的误差,仪器的精密度高、试剂品质好,数据的误差就小;反之,误差就大。这一种误差叫系统误差。另一种是来源于操作失误的误差,如液体的读数偏差、装置漏气等,这种误差叫偶然误差。
轻微的失误降低了仪器的精度,也降低实验“定量”的价值;仪器损坏、试剂严重变质或操作重大失误,则使测定数据、定量实验毫无意义。 v
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沪科版化学高二上10.1测定1mol气体的体积实验报告
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