1、 1 / 7实验探究 ：气体体积的测定原理、方法、误差分析1.气体体积的测定（1）原理： 对于难溶于水且不与水反应（或无法用试剂直接吸收）的气体（如 H2 、O 2等）通常采用排水量气法测定它们的体积，根据排出的水的体积来确定气体的体积。装置（a）：(1)集气瓶至量筒之间的那段导管内液体无法读出，使测定的气体体积偏小（改进方法：实验前将导管注满水）(2)为保证量筒内气体的压强与外界大气压强相等，故量筒内外液面应相平，当量筒内液面高于量筒外液面时，应将量筒下移，反之，应上移。装置（b）：测定气体，应当使气体冷却到室温，再调整液面使量筒内外液面相平，再读书装置（c）：实验时水面要没过漏斗颈部，量筒
2、装满水，反应在漏斗中进行，生成的气体为量筒内气体体积装置（d）：避免了（ a）的不足，但它操作复杂。其实验步骤：1. 检查装置气密性 2.连接好装置后，在量气管内注满水，上下移动乙管，使两管液面相平并读数 3.反应完毕，再次上下移动乙管，使两管液面相平并再次读数（两次读数得出气体体积）装置应用范围：有气体参与或有气体生成的实验。主要是测定某组分的质量分数、体积分数、确定某气体（或物质）的相对分子质量实验关键：无论是直接测量法还是间接测量法，准确读取液面是关键。在读数之前，必须保证气体的温度、压强均与外界相同。为此，应等所制备气体的温度与环境一致后，通过调节两端液面，到两端高度相同时再读取体积2
3、 / 7（3）实验注意事项（误差分析）1检查装置气密性（没有进行装置的气密性检查V(排) 偏低 气体体积偏小）2若反应物为金属，需注意除去表面的氧膜（如：镁带表面氧化镁没有擦除或没有除尽）V( 排 )偏低 气体体积偏小）3若需除膜，应先除膜再称量（如：称量好镁带后，用砂纸擦表面的氧化膜 V(排) 偏低气体体积偏小）4保证所加药品充足，使样品物质完全反应（如：硫酸的量不足，镁带没有完全反应）V(排) 偏低 气体体积偏小）5.对于固液不加热实验装置连接好后，向装置中加入了液体，这部分液体排开的气体体积也要考虑。（如：未考虑反应装置内所加液体体积 V(排)偏高 气体体积偏大）6.对于固体加热实验或反
4、应 放热的实验装置完全冷却再读数（没有冷却到室温读数 V(排) 偏高气体体积偏大 ）7. 考虑气体在水中的溶解性，极少的气体溶于水，也会产生误差(实测气体体积偏大)8.读数时，保证装置内外气体压强相等。9. 如果可以，通过反应前后反应物总质量之差也可计算出气体的质量或体积10. 若要用到量筒，要考虑到量筒的精确度是 0.1mL，先估计好所测气体体积的大小，选择适当大小量程的量筒；并且天平称量也会有一定误差。11.定量实验存在误差是一定的、允许的，重要的是误差要控制在合理的范围内。3 / 71、某化学兴趣小组的同学欲在常温、常压下，用一定质量的镁与足量的稀硫酸反应，测定镁的相对原子质量。利用如下
5、图所示的装置(盛放镁条的隔板有小孔，图中固定装置已略去)进行实验，充分反应后，测得生成氢气的体积为 V。已知本实验条件下，氢气的密度为 。关于该实验，有如下说法：连接仪器后，要先检查装置的气密性；打开分液漏斗的活塞，可观察到乙中稀硫酸进入装置丙中；当丙中无气泡产生，立即读取量筒戊中水的积，即为反应生成氢气的体积；装置中的空气对实验结果无影响；利用该实验原理，还可以测定铜的相对原子质量。其中正确说法的个数有（ ）A2 个 B3 个 C4 个 D5 个2.某校化学兴趣小组的同学利用下图装置进行实验（1）实验目的：用高锰酸钾制取一瓶氧气，做细铁丝燃烧的实验粗略测定加热一定质量的高锰酸钾所收集到的氧气
6、体积（2）反应原理：加热高锰酸钾制氧气化学方程式为 （3）仪器认识：写出上图中仪器、的名称： ， （4）装置连接：为达到实验目的，各装置的正确连接顺序是（填接口的字母）：a d（5）问题分析：实验过程发现 B 瓶中的水变红了，原因是 ；用收集到的氧气做细铁丝燃烧的实验时，发现瓶底炸裂，发生失误的操作原因可能是 根据高锰酸钾的质量算出产生的氧气质量为理论值如果实际测得氧气的体积超过理论值，你认为原因可能是 4 / 73、以下是研究实验室制取氧气的装置图，请按要求回答下列问题（1）写出图中标号仪器的名称： ； （2）实验室用高锰酸钾制取氧气，应选用的发生装置是 （填字母序号，下同），若要收集一瓶干
7、燥的氧气，应选择的收集装置时 （3）实验室用 H2O2溶液和 MnO2混合制氧气，其中 MnO2起 作用，该反应的化学方程式为 (4)同学们利用 B 和 F 装置，通过排水量来测定生成氧气的体积，反应结束后，发现量筒内收集到的水的体积总是比理论值偏大（水的体积测量标准），其主要原因是 4.某化学小组利用下图所示装置测定铜锌合金样品中锌的质量分数（图中固定装置已略去）探究过程如下：1连接实验装置并检查装置气密性向 B 中加入质量为 m 的铜锌合金粉末，由注射器 A 向 B缓缓加入稀硫酸，待 B 中不再有气体产生气体时，夹紧弹簧夹，立即移出 D 中导管，准确读取并记录量筒内水的体积。经过滤等操作，
8、准确称量并记录 B 中剩余固体物质的质量。IV该小组的甲同学根据反应前后 B 中固体物质的质量计算样品中锌的质量分数；乙同学认定量筒内 测得水的体积即为反应生成气体的体积，并利用该气体在常温下的密度，根据化学方程式进行相关计算，得到样品中锌的质量分数。请回答下列 问题：(1)B 中发生反应的化学方程式是 。（2 ） 中，正确的操作顺序是：过滤、 、 、称量。（3 ）通过误差分析， 化学小组发现乙同学所用数据不可靠。造成该数据不可靠的原因及其对计算结果的影响是：II 中，移出 D 中的导管内留存有水，导致计算结果偏小。 ，导致计算结果偏 。5 / 75.小黄用如图装置测定铜锌合金中锌的质量分数和
9、锌的相对原子质量主要实验步骤如下（必要的固定装置已略去）：（1）A 仪器的名称为 ；（2）B 中发生的反应的化学方程式为： ；（3）小黄在实验前将块状的铜锌合金磨成粉末状，其目的是： ；（4）如何检验该装置的气密性： （5）为使测得的气体体积更精确，记录 C 中液面刻度时，除使视线与凹液面的最低处相平外，还应 ；（6）小黄发现实验中由于缺少某一步骤导致数据缺乏而无法计算，该步是： （7）通常实验前须估算药品用量，如果实验过程中，发现盐酸的量不足，应中途加酸还是重新实验： ；理由是 6、某学习小组用如图所示装置测定锌铜合金中铜的质量分数（已知：金属与酸时放出一定的热量）（1）实验前，先将锌铜合金
10、在稀酸中浸泡片刻，其目的是 ；（2）实验操作步骤有：检查气密性，将药品和水装入各仪器中，连接好装置后，再进行的操作还有：记录 C 的液面位置；将 B 中剩余固体过滤，洗涤，干燥，称重；待 B 中不再有气体发生并恢复至室温后，记载 C 的液面地位；由 A 向 B 滴加足量试剂；检查气密性上述再进行的操作的顺序是 （填序号）；记载 C 的液面地位时，除视野平视外，还应 （3）该装置的气密性的检验方法是打开分液漏斗旋塞，从 D 管注入经济易得的 ，使 U 型管左右液面相平，关闭分液漏斗旋塞，提高管， ，说明装置的气密性好；（4）B 中完全反应的判断依据是： （5）若实验用锌铜合金的质量为 ag，与稀
11、硫酸充分反应后，测得氢气体积为 V L，为求出合金中铜的质量分数，还缺少的一个数据是 ；A反应前加入稀硫酸的体积 B反应前加入稀硫酸的质量分数连接装置并检查装置气密性；加入药品和水；记录 C 中液面刻度（C 为带有刻度的玻璃管）；由 A 向B 中滴加试剂至过量；待 B 中不再有气体产生并恢复至室温后，记录 C 中液面刻度，计算得到气体的体积为VmL（经查，该气体密度为 g/L）；将 B 中剩余固体过滤、 、干燥并称重，称得剩余固体质量为 Wg6 / 7C实验前反应装置中空气的体积 D实验条件下氢气的密度（6）若 a 为 0.4g，V 为 80mL，合金中铜的质量分数为 （在实验条件下，H 2的
12、密度为 0.09g/L）；若实验用锌铜合金的质量为 ag，与酸充沛反响后，B 中剩余固体的质量为 bg，则铜的质量分数为 （7）实验过程中，若未冷却就读取气体体积，则测得铜的质量分数将 （填“偏大”、“偏小”或“不受影响”） 若未洗涤过滤所得的不溶物，则测得铜的质量分数将（填“偏大”“偏小”或“ 不受影响”）（8）可指导老师认为，利用上述实验装置，用测得的氢气的体积计算出的结果总会偏小，原因是 。7 小海、小林、小明三同学一起测定双氧水溶液中溶质的质量分数。查阅资料：2H 2O2 2H2O+ O2；常温下氧气密度为 1.42。设计原理：将一定质量的双氧水样品与二氧化锰混合，测定反应产生的氧气的
13、质量，计算出 H2O2的质量，继而得双氧水溶液中溶质的质量分数。过程方法：（1 ）小海首先设计：向装有样品溶液（20 g）的锥形瓶（ 75 g）中投入 0.5二氧化锰，待双氧水反应完毕后测得锥形瓶和反应后混合物的总质量为 95.1 g，则产生氧气的质量是 g ，双氧水溶液中溶质的质量分数为 。（2 ）小林对小海的设计提出质疑后，设计如中图的方案（只在上述方案中的锥形瓶上加一干燥管），请你说明小林质疑的理由是 。（3 ）小明通过思考后，觉得他们的方案误差都较大，于是小明设计如右图的方案（试剂用量不变）。请你说明小明认为他们误差较大的原因： 。如果要满足小明的要求，该实验需用 mL 的量筒。1.C
14、 7 / 72、2KMnO 4 =加热 K2MnO4+MnO2+O2；试管 量筒；c b；试管口没有放棉花团；集气瓶底没有放少量的水或铺一层细沙；未冷却到室温就读数3. （1）酒精灯 锥形瓶 （2）A E (3)催化 方程式略 所收集水的体积包含了加入的过氧化氢溶液的体积（其他合理答案均可）（未移出 F 中的导管内留存有水，导致计算结果偏小。4.（1）Zn + H 2SO4 = ZnSO4 + H2 （2）洗涤（或洗净）、干燥 （3）未考虑 B 中液体所占体积 大 5.（1）分液漏斗 (2)Zn+H2SO4=ZnSO4+H2(2 分) (3)加快反应的速率【化学反应速率和很多因素有关，如接触面
15、积，浓度，温度等】 (4)提高 D 管，静止片刻后，C、D 液面仍存在高度差，则气密性良好【管内空气如果与外界空气连通的话，就不会保持高度差。】 (5)使D、C 中的液面相平【这个利用连通器原理，最右边的管子可以上下移动，保持液面平就能使中间管子里的气体保持在标准大气压下。气压如果不同，气体的密度也会变化（气体容易被压缩），计算会有误差】 (6)测量铜锌合金样品的质量(7)重新实验，中途添加酸时，会造成气体逸散，影响气体体积的精确测量. 6.（1）除去合金外表的氧化膜 (2) ；使 D 和 C 的液面相平 (3)水，一段时间后，液面不下降 (4)B 中不再有气泡产生 (5)D （6）41.5%；(ab)/a100% (7)偏小；偏大 (8)未考虑 B 中稀硫酸的体积7、（1）0.4； 4.25% （2）氧气会带走水蒸气（3）托盘天平的精确度为 0.1g，误差较大；需用 500 mL 量筒（因为产生氧气的体积约是 282 mL）。
