测定1mol气体的体积

重难点07 气体摩尔体积的测定一、气体摩尔体积的测定 (1) 测定装置：①化学反应气体体积测定仪：主要由气体发生器、储液 瓶、液体量瓶（可估读到0.2~0.3mL ）构成。

②其它简易装置：用排水法测定气体的体积。

(2) 测定原理：以1molH 2体积测定为例，用一定量的镁带和足量的稀硫酸反应，从而计算出该温度下H 2的摩尔体积。

即只要测定生成V (H 2)和消耗的m(Mg)。

(3) 测定步骤：①连接装置。

气密性检查(即装配后用橡皮塞塞紧气体发生器加料口时，储液瓶中导管内液面会上升，上升液柱在1min 内不下降，确认装置气密性良好)。

②称量镁带。

用电子天平(最小分度值0.001g )称取0.100~0.110g 镁带，记录数据。

③加水和镁带。

拆下气体发生器，加入约20mL 水和称量的镁带，然后连接并塞紧加料口。

④抽气调压。

用注射器在A 瓶加料口抽气，使B 瓶导管内外液面持平(与外界大气压相等)。

⑤加硫酸反应和记录温度。

用注射器在A 瓶加料口注入3mol/L 稀硫酸l0mL ，捏住针头拨出，记录a 处数字温度计在底座上显示的B 瓶内气体的温度(供教师计算测定的理论值)。

⑥读数。

当C 瓶连接口不再滴液时，读出C 瓶液面刻度数值(估计最小分度值的1/2)。

⑦再次抽气调压。

用注射器在A 瓶加料口抽气，使B 瓶导管内外液面持平(与起始状态相同)。

读出注射器中抽出气体的体积，记录数据。

⑧第二次测定。

拆开B 、C 瓶，将C 瓶中红色液体倒回B 瓶；拆开A 、B 瓶，倒去A 瓶中反应液，洗净后再次测定。

⑨数据处理。

a.氢气体积=C 瓶液体体积-稀硫酸+抽出气体体积b.计算测定的1mol H 2的体积与平均值：1molH2的体积=V(H2)M (Mg)m(Mg)c .计算该温度、常压下1mol H 2体积的理论值V= nRT/P= 1× 8.314× (273+t)222222442()()()()()()()()()()m Mg Mg Mg Mg Mg H H H H m H M V M m Mg H SO MgSO H V V V V n n +−−→+↑====/101或V=22.4×(273+t)/273 d ．计算实验误差=理论值理论值实验值-×100%e ．t ℃、101kPa 时，1mol 氢气的体积=2732730899.0016.2tL +⨯(教师计算理论值) 4失误操作V (H 2) V m 镁带中含有与硫酸不反应的杂质减小 减小 镁带中含有铝杂质增大 增大 没有进行装置的气密性检查，有漏气 减小 减小 镁带表面氧化镁没有擦除或没有除尽 减小 减小 液体量瓶刻度读数未扣去硫酸的体积 增大 增大 硫酸的量不足，镁带没有完全反应减小 减小 没有冷却到室温读数增大增大1. 用镁带和稀硫酸反应产生氢气来测定氢气的气体摩尔体积，所用的步骤有①冷却至室温，②调节使水准管和量气管液面持平，③读数。

高二化学第一学期测定1mo气体的体积教学设计一、教学目标：1．知识与技能（1）知道定量实验中的直接测量与间接测量及其相互关系；理解气体摩尔体积与温度和压强的关系。

（2）知道化学反应气体体积测定仪的结构；理解测定1moH2体积的原理方法和实验方案设计。

2．过程与方法通过测定1moH2体积的实验设计，认识定量测定中转化的思想方法。

3．情感态度与价值观（1）认识定量实验中“准确性”的重要性，感受认真细致的实验精神。

（2）通过对测定1moH2体积的实验方法探究，激发学习兴趣和探索动机，进行自主学习。

二、教学重点和难点：教学重点：测定1moH2体积的原理和方法教学难点：测定1moH2体积的实验方案的设计三、教学过程：【引课】老师手里有一瓶矿泉水，大家告诉我，如何测定这瓶矿泉水的体积老师手里还有一个气球，大家能否告诉我如何测定这个气球里气体的体积【学生】压入水中，测排出水的体积。

【过渡】很好。

这是采用排水法来测出气球里气体的体积。

【引导】那老师再提个苛刻一点的要求：如何测定1摩尔气体的体积【目的】设疑，引起学生兴趣。

【讲解】我们今天就来研究这个问题－测定1摩尔气体的体积【板书】测定1摩尔气体的体积【复习】1什么是气体摩尔体积2常温常压时，1mo气体的体积比标准状况下的大还是小3同温同压下，1mo任何气体的体积是否相同【目的】复习巩固【过渡】因为同温同压下任何气体的体积是一样的。

所以我们今天就以H2为例，来测定1摩尔H2的体积。

【板书】测定1mo H2的体积【思考】2的体积，需要测定哪些量【学生】氢气的体积和氢气的物质的量。

【板书】1moH2的体积= V H2/ n H2【引导】氢气的物质的量能不能直接测定实验室中可以通过测哪个量转化而来【学生】测氢气质量。

【引导】氢气质量方不方便测量【引导】那我们能否将氢气的质量转化成方便测量的某个量呢【追问】哪种状态的物质容易称量【教师】固体的质量容易称量，我们可以称量固体的质量，从而间接知道H2的物质的量。

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1mo l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。

1、某研究性学习小组为测定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：①配制100mL1.0 mol・L-1的盐酸溶液；②用____________（填仪器名称并注明规格）量取10.0 mL 1.0 mol・L-1的盐酸溶液加入锥形瓶中；③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_____；④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；⑤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④中检查装置气密性的方法：________________________。

（2）实验步骤⑤中应选用________（填序号）的量筒。

A.100 mLB.200 mLC.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：V m＝________。

（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等；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？____________________。

答案1、②10mL量筒③0.12（1）两手掌紧贴锥形瓶外壁一会儿，如果观察到广口瓶中长导管内有一段水柱高出液面，表明装置气密性良好（2）B （3）0.2VL・mol-1（4）bac 将量筒慢慢上下移动【试题分析】本题以化学计量和化学实验基础知识为背景，通过化学实验的形式考查气体摩尔体积的测定，探究实验中出现的问题。

②考虑到10mL量筒的精确度是0.1mL，故应用10mL量筒；③因HCl的物质的量为0.01mol，由反应Mg+2HCl=MgCl2+H2↑知，HCl可与0.005molMg完全反应，为保证HCl完全反应，故镁应不少于0.005mol×24g/mol=0.12g。

定量实验2：测定1mol气体的体积教材梳理一、问题分解化学实验室中，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：1 mol气体的体积=V（L）/m（g）×M（g/mol）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。

二、问题讨论1.测定气体的体积，为什么要标明温度和压强？对于一定量气体来说，其体积主要跟分子间距离有关，分子间距离受到温度和压强两个方面的影响。

压强越大，气体体积越小；温度越高，气体体积越大。

不同的温度和压强下，一定量气体的体积是不同的。

所以在测定气体的体积时，一定要标明温度和压强。

2.常温、常压（假设为101kPa）时，1 mol气体的体积比标准状况下的22.4 L大还是小？在压强相同的情况下，一定量气体的体积随温度升高而增大。

所以常温常压下1 mol气体的体积比标准状况下的22.4 L大。

事实上1 mol气体体积约为24 L。

3.怎样检查装置的气密性？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1 min 内不下降，确认装置气密性良好。

三、实验原理利用一定质量的金属与酸反应，根据金属的质量计算出产生气体的质量，测量生成气体的体积1 mol气体的体积=V（L）/m（g）×M（g/mol），式中V表示测量出的气体体积、m为计算出的气体质量、M表示该气体的摩尔质量。

四、实验过程1．装配好气体摩尔体积测定装置，做好气密性检查。

2．用砂皮擦去镁带表面的氧化物，然后称取0.100~0.110 g镁带（精确至0.001 g），把准确数值记录于表格中。

备注：该处称取0.100g~0.110g原因：测量体积的范围在110~130mL，除去H2SO4体积后为100~120mL，以标准状况下H2的体积换算得到Mg所需质量为0.107~0.129g，考虑到温度、压强、Mg中可能含杂质等方面影响，，称取0.100~0.110g的镁带较合适。

1mol气体在标准状况下的体积
标准状况指的是温度为273.15K（0℃）和压力为101.325kPa（1 atm）的状态。

因此，要求计算1mol气体在这种情况下的体积。

首先，我们需要知道理想气体状态方程：PV=nRT，其中P表示气体压力，V表示气体体积，n表示气体摩尔数，R为普适气体常量，T表示气体温度。

在标准状况下，温度T=273.15K，压力P=101.325kPa。

普适气体常量R的值为8.314 J/(mol·K)。

将这些值代入理想气体状态方程中：
V = nRT/P
由于我们要求1mol气体在标准状况下的体积，因此n=1mol。

将这个值代入上式中：
V = (1 mol) x (8.314 J/(mol·K)) x (273.15 K) / (101.325 kPa)
对于单位的转换：
1 kPa = 1000 Pa
1 J = 1 Pa·m³
因此，
V = (1 mol) x (8.314 Pa·m³/(mol·K)) x (273.15 K) / (101325 Pa)化简可得：
V = 22.414 L/mol
因此，在标准状况下，1mol气体的体积为22.414升。

气体摩尔体积是如何测定的------图像外延法简介宋光杰在理论上，气体摩尔体积V m的测定，可以通过测定标准状况下气体的密度ρ，根据ρ=MVm，求气体摩尔体积V m。

从中学课本我们知道，在标准状况，1molCO2的体积为22.4L，1molH2的体积为22.4L，1molO2的体积为22.3L，于是，我们总结出在标准状况下，1mol任何气体的体积都约为22.4L。

认真思考，不难发现其中的一些问题：1、为什么在相同条件下等物质的量的气体的体积不尽相同？2、为什么在标准状况下，气体摩尔体积取22.4L·mol-1这个数值？问题的原因是：1、由于真实气体间的差别，我们在研究气体时是以理想气体为模型的；2、恰恰所有气体都不是理想气体。

那么，什么是理想气体呢？科学上对理想气体做出两点假设：1、理想气体分子间距离很大很大，分子间作用力为0，2、理想气体分子自身的体积很小很小，其理想情况为0。

可实际上任何真实气体分子间作用力和体积都不可能为0，因此真实气体在体积及压强等相对于理想气体总有一定的误差，换言之，在标准状况下，任何真实气体都不能看作理想气体。

真实气体只有在足够低的压力和较高的温度的情况下，即其分子间距离很大时，分子间作用力、分子自身的体积才可以忽略，或者说真实气体只有在压强接近或等于0时，它才更接近或者说是理想气体。

根据Boyle定律：温度恒定时，一定量的气体的压力和它的体积的乘积为恒量。

即：pV=恒量（T、n恒定）这样，标准状况下气体摩尔体积V m的测定就可以转化为pV的确定，在0℃，p≈0时的pV值必更接近理想气体的pV值，亦即标准状况下理想气体的pV值。

新的问题是压强越小，测定的误差越大，此时我们想到了数学工具，我们可以通过测定0℃，不同压强下的气体密度ρ，求出其pV值（下表为实测O2在0℃，不同压强下的密度ρ及对应的pV值）。

p/atm ρ/(g·L-1) V/L pV/(atm·L)1.00000 1.42897 22.3929 22.39290.75000 1.07149 29.8638 22.39790.50000 0.71415 44.8068 44.40340.25000 0.35699 89.6350 22.4088籍此数据，并以pV为纵坐标，以p为横坐标作图，可得一条直线（如下图），将直线外延至p=0，得pV值，标准状况的压强为1标准大气压，所以标准状况下的气体摩尔体积V m，1986年国际科学联合全理事会技术数据委员会（CODATA）加拿大渥太华会议推荐值为22.4140L·mol-1。

气体摩尔体积的相关计算气体的摩尔体积（molar volume）是指1摩尔气体在标准状态下（STP）的体积，通常以升/摩尔（L/mol）表示。

标准状态是指气体的压力为1大气压（atm）且温度为273.15K（0℃）。

理想气体定律描述了气体在一定条件下的压力、体积和温度之间的关系。

它的数学表达式为：PV=nRT其中，P是气体的压力，V是气体的体积，n是气体的摩尔数，R是气体常数（8.314 J/(mol·K)或0.0821 atm·L/(mol·K))，T是气体的绝对温度（K）。

根据理想气体定律，当摩尔数和温度固定时，气体的摩尔体积与其压力成反比，即摩尔体积随着压力的增加而减小。

例如，假设我们有1摩尔的气体，其压力为1 atm，温度为273.15 K。

代入理想气体定律中，可以计算出气体的体积：V = (1 mol * 0.0821 atm·L/(mol·K) * 273.15 K) / 1 atm=22.414L因此，1摩尔的气体在标准状态下的体积为22.414升。

道尔顿分压定律描述了一个混合气体中各个成分气体的压力之间的关系。

根据道尔顿分压定律，一个混合气体的总压力等于其各个成分气体分别对应的分压之和。

如果我们知道混合气体中各个成分气体的分压和各个成分气体的摩尔数，我们可以通过道尔顿分压定律计算出总体积和各个成分气体的体积。

例如，假设一个混合气体由氧气和氮气组成，氧气的分压为0.5 atm，摩尔数为0.2 mol，氮气的分压为0.7 atm，摩尔数为0.5 mol。

我们可以计算出混合气体的总压力和总体积。

总压力：P = 0.5 atm + 0.7 atm = 1.2 atm总体积：根据道尔顿分压定律，总体积等于总摩尔数乘以摩尔体积：V = (0.2 mol + 0.5 mol) * 22.414 L/mol=16.691L因此，该混合气体的总体积为16.691升。

高二化学秋季班（教师版）一、相关知识回顾1．气体摩尔体积在标准状况(指_____℃，__________kPa ，符号S.T.P.)下，1mol 任何气体所占的体积都约是22.4L ，这个体积叫做气体摩尔体积。

符号是V m ，单位为L/mol 。

22.4L/mol 是在标准状况下气体摩尔体积的物理常数。

Vm =nV 单位：L/mol【答案】0101.32．气体体积与其他物理量之间的转换【练习】如果ag 某气体中含有分子数为b ，则cg 该气体在标准状况下的体积是 （）A ．22.4bc/aN A LB ．22.4ab/cN A LC ．22.4ac/bN A LD ．22.4b/cN A L【答案】A二、测定1mol 气体体积的实验1．实验原理1mol 气体体积的测定知识梳理/M物质的量气体体积 （标况下）微粒数质量×V m/V m×N A/ N A × M以1摩尔H2体积的测定为例，用一定量的镁跟足量稀硫酸反应产生氢气，并测定其摩尔体积。

Mg + H2SO4 → MgSO4 + H2↑则Vm=____________________________________________________________________________________2．实验装置气体摩尔体积测定装置由三部分组成，A是________________，B是________________，C是__________________。

3．实验步骤（1）装配好化学反应气体体积测定仪，做__________________。

（2）用砂皮擦去镁带表面的氧化物，然后称取0.100~0.110g镁带（精确至0.001g），把数值记录于表格。

（3）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，用小烧杯加入约20mL 水于A瓶中（目的是________________________），再把已称量的镁带加到A瓶底部，用橡皮塞塞紧加料口。

一、定量测定的方法和过程分析高中阶段主要需要掌握的定量分析方法分为三种：重量法，气体法，滴定法（容量法）。

1．重量法（1）概念：通过称量反应前后物质的质量差分析组成。

（2）操作步骤流程：（3）常见问题①如何检验沉淀是否完全？②沉淀如何洗涤？如何检验沉淀是否洗涤干净？ 2．气体法（1）概念：通过测量反应生成气体的体积分析物质组成。

（2）操作步骤流程：定量实验专题知识梳理（3）量气装置的设计：下列装置中，A是常规的量气装置，B、C是改进后的装置A B C（4）常见问题：①装置的密封性决定实验是否成功的关键，如何检查装置的气密性？【答案】A装置：关闭左边导管，塞上储液瓶瓶塞，长导管会形成一段液柱，且一段时间不会变化。

B装置：关闭左边导管，上下移动右边长导管，左右两边会形成液面差，且一段时间液面差不发生变化。

C装置：用手或热毛巾捂住左边反应装置，导管口有气泡产生，停止热源，导管口有一段液柱回流②读取气体体积之前，如何调整装置确保装置内外压强平衡？【答案】A装置：读数前，如长导管上内有一段液柱，需用注射器将气体抽出，使导管内液面与储液瓶内液面保持持平，气体体积=读数+抽出的气体体积B装置：读数前，上下移动右边长导管，使左右两边液面持平。

（如右边液面高，则往上移动直到两边液面持平）C装置：读数前，上下移动量筒，使量筒内液面与水槽内液面持平。

（如量筒内液面偏高，则往下移动量筒，使量筒内液面与水槽内液面持平）3．滴定法（容量法）（1）概念：通过标准酸（碱）溶液滴定未知碱（酸）溶液或盐溶液测定未知溶液的浓度。

（2）操作步骤流程：（3）常见问题①如何判断终点？②如何读数二、基础定量实验回顾（一）测定1mol 气体的体积1．实验原理：222m 2V(H )V(H )V(H )M(Mg)V n(Mg)m(Mg)n(H )⋅===2．实验装置：气体摩尔体积测定装置由三部分组成：A 是_______________，B 是_________________，C 是_________________。

决定物质体积大小的因素对于固态和液态物质，粒子之间的距离非常小，所以1mol 固态或液态物质的体积主要取决于粒子的大小。

对于气体，粒子之间的距离远大于粒子本身的直径，所以1mo 气体的体积主要取决于气体粒子之间的平均距离。

气体粒子之间的平均距离只与温度和压强有关，在相同条件（温度、压强）下，不同气体分子间的平均距离相同。

气体摩尔体积定义：单位物质的量的气体所占的体积叫做气体摩尔体积，符号为m V 。

单位：L/mol 或写成L ·1-mol （也可以是3m /mol ）。

公式：n=mV V 定值：1mol 气态物质在标况下体积是22.4L （1mol 气态物质，只要温度与压强相同，分之间的平均距离都相同，1mol 气体的体积也相同，与分子种类无关）。

影响因素：温度、压强。

数值：在标准状况下（0℃ 101kPa （1.01 x 510Pa ））约为22.4L/mol 。

温度上升，体积增大；压强上升，体积减小。

小结：气体摩尔体积同样适合混合气体。

阿伏伽德罗定律定义：同温同压下，相同体积的任何气体都含有相同数目的分子。

阿伏伽德罗定律的推论公式：PV=nRT （P 压强、V 体积、n 物质的量、T 温度、R 为常数）推导公式PV=M m RT PM=Vm RT PM=ρRT PVM=mRT （m 质量、M 式量、ρ密度）三同定一同，两同定比例。

同一组比例反比，不同组比例正比第一组：P V M第二组：n R T m ρ气体摩尔质量的求解方法1.定义法 M=nm 2.标态密度法 M=22.4L/mol x ρg/L 3.相对密度法(PM=ρRT ，1M ：2M =1ρ：2ρ，1M =21ρρx 2M ) 例：①相对2H ：r M =ρ（对2H ）x 2②相对空气：r M =ρ（对空气）x 29知识点总结1.气体粒子之间的平均距离只与温度和压强有关，在相同条件（温度、压强）下，不同气体分子间的平均距离相同，温度上升，体积增大；压强上升，体积减小。