高二化学测定气体的体积的方法.docx
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高二化学测定气体的体积的方法
资源信息表
标题：
测定1mol气体的体积的方法
关键词：
测定1mol气体体积方法
描述：
教学设计着重于学生自己对实验的设计、改进、完善。
通过测定1摩尔气体体积的实验方案讨论与设计，了解定量实验设计的关键，概括出定量实验的基本原理与一般方法，掌握从具体到抽象的思维方法，以及间接测定的方法，体验定量测定中转化的思想方法对人类科学活动的影响与作用，初步形成严谨的科学态度和习惯。
学科：
化学高中二年级第一学期使用本>上科版>第十章>第一节>第一课时
作者：
姚秋平
单位：
上海市徐汇区教师进修学院
地址：
上海市中山南二路800号
Email:
qiupingyao@
第十章说明
本章主要介绍了三个定量实验的原理、装置、操作步骤、数据处理、误差分析等知识与方法。
这些内容是高中化学教学的重点，是帮助学生形成化学定量测定科学方法、态度、技能的重要载体。
定量实验的原理与方法是本章教学的重点，误差分析是本章教学的难点。
本章教材内容是在学生学习了物质的量、气体摩尔体积、物质的两浓度，电解质溶液，卤素、氮硫、金属等化合物知识，掌握了一些探究物质性质与变化的常见方法的基础上，引导学生学习定量测定实验的基本方法，为今后深入学习化学知识以及认识现代化工生产中，定量测定的应用做准备。
通过本章的学习，帮助学生体会定性实验与定量实验区别，认识定量实验的原理与方法，形成严谨思维品质和科学素养。
通过测定1摩尔气体体积、结晶水含量测定、中和滴定三个原理和方法的学习，以及实验方案讨论与设计，掌握相关仪器的使用方法与操作技能，了解定量实验设计的关键，理解间接测定的方法，掌握定量实验的基本原理与一般方法，以及从具体到抽象的思维方法；体验定量测定中转化的思想方法对人类科学活动的影响与作用，初步形成严谨的科学态度和习惯，以及环境保护意识；感悟实事求是、严肃认真、一丝不苟的科学态度对个人和社会发展的重要作用。
10．1测定1mol气体的体积（共3+1课时）
第1课时测定1mol气体体积的方法
[设计思想]
测定1摩尔气体体积的定量实验是教材的重点，也是学生学习的难点。
它是帮助学生体会定性实验与定量实验区别，认识定量实验设计的方法，形成严谨思维品质和科学素养的重要载体。
教学设计着重于学生自己对实验的设计、改进、完善。
通过测定1摩尔气体体积的实验方案讨论与设计，了解定量实验设计的关键，概括出定量实验的基本原理与一般方法，掌握从具体到抽象的思维方法，以及间接测定的方法，体验定量测定中转化的思想方法对人类科学活动的影响与作用，初步形成严谨的科学态度和习惯。
一．教学目标
1．知识与技能
（1）气体摩尔体积与温度和压强的关系（B）。
（2）定性实验与定量实验的区别，定量实验中的直接测量与间接测量及其相互关系（A）。
（3）测定1摩尔气体体积的实验设计技能（B）。
2．过程与方法
（1）综合已学过的知识，通过类比、迁移、分析，明白实验原理。
（2）通过测定1摩尔气体体积的实验设计，认识定量测定中转化的思想方法。
（3）初步学会间接测定的方法，提高分析、转化、归纳、总结的能力。
3．情感态度与价值观
通过测定1摩尔气体体积的实验设计，体验定量测定中转化的思想方法对人类科学活动的影响与作用，初步形成严谨的科学态度和习惯。
二．教学重点和难点
1．教学重点
定量实验中直接测量与间接测量及相互关系
2．教学难点
探究设计测定1摩尔气体体积的实验方案
三．教学用品
药品：
Mg、稀H2SO4、H2O
仪器：
媒体：
电脑、投影仪
四．教学流程
1．流程图
2．流程图说明
引入：
本章我们将学习几种定量测定方法。
定量测定要求更理性、更科学，结果更精确，对现代化学的发展与进步有着不可替代的作用。
下面我们首先学习测定1摩尔气体体积的方法。
学生交流：
决定物质所占体积大小有那些因素？
1mol不同的固态和液态物质为什么其体积各不相同？
影响气体体积的因素有那些？
4．计算标准状况下，1molH2、O2、CO2气体的体积，并填表。
5．常温常压时，1摩尔气体体积比标准状况下的22.4升大还是小？
原因是什么？
补充讲解：
根据物质的体积、密度、质量之间的关系，即：
密度=质量÷体积。
要测定1mol气体的体积，因1mol某气体的质量在数值上等于摩尔质量，如果再知道该气体的密度，就可以计算出气体的体积。
师生交流：
计算1摩尔气体体积需要测定什么数据？
如何测定？
称量氢气的质量，操作上有困难，直接测量氢气的体积比较难。
如何间接地计算出氢气的体积，计算出1mol（氢气的体积
实验设计：
请根据以上原理设计用镁与稀硫酸反应制取氢气，并测出1摩尔氢气体积的实验方案。
师生交流：
1．设计定量实验一般从那几个方面考虑？
2．本实验目的是什么？
应用什么原理？
需要那些装置？
学生讨论：
1．如何进行实验操作？
2．如何检查装置的气密性？
3．称量多少克镁带？
为什么？
4．为什么冷却到室温后读数？
5．如何记录与处理数据？
如何计算相对误差？
学生练习：
某研究性学习小组为测定实验室条件下的气体摩尔体积，称取除去表面氧化膜的镁带0.120g。
设计的简易实验装置如下图。
请回答问题。
归纳小结：
运用Vm＝M/ρ，通过测定某气体的密度，就可以计算出1mol这种气体的摩尔体积，这是非常重要的定量实验的方法。
五．教学案例
1．教学过程
教学
内容
教师活动
学生活动
说明
复习气体摩尔体积的概念与计算
[引入]我们已经学习过探究物质及其变化的一些方法，本章我们将学习几种定量测定方法。
定量测定要求更理性、更科学，结果更精确，对现代化学的发展与进步有着不可替代的作用。
下面我们首先学习测定1摩尔气体体积的方法。
[提问]
1．决定物质所占体积大小有哪些因素？
2．1mol不同的固态和液态物质为什么其体积各不相同？
3．影响气体体积的因素有哪些？
4．计算标准状况下，1molH2、O2、CO2气体的体积，并填表：
气体
粒子数
1mol物质质量（g）
密度（g/L）
体积（L）
H2
6.02×1023
2.016
0.0899
O2
6.02×1023
32.00
1.429
CO2
6.02×1023
44.01
1.977
5．常温常压时，1摩尔气体体积比标准状况下的22.4升大还是小？
原因是什么？
[讲解]通过复习，我们知道1mol任何气体的体积在同温、同压下是相同的，在标准状况下约为22.4升；而1mol气体的质量各不相同。
根据物质的体积、密度、质量之间的关系，即：
密度=质量÷体积。
因为1mol某气体的质量在数值上等于摩尔质量，如果再知道该气体的密度，就可以计算出气体的体积。
倾听。
思考回答：
物质体积的大小取决于构成这种物质的粒子数目、粒子的大小和粒子之间的距离这三个因素。
1mol不同固态或液态物质所含基本结构微粒数都相同，构成固态或液态物质的微粒间的距离都很小，因而固态或液态物质体积大小的决定因素是其结构微粒本身的大小。
由于构成不同液态或固态物质的原子、分子或离子的大小是不同的，所以它们的体积也就有所不同。
在气体中，分子之间的距离要比分子本身的体积大很多倍，分子可以在较大的空间内运动。
当分子数目相同时，气体体积的大小主要决定于气体分子之间的距离，而不是分子本身体积的大小。
因为气体分子之间的距离受温度、压强影响大，所以气体的体积与温度、压强等外界条件的关系非常密切。
计算填表：
思考回答：
一定物质的量的气体，当温度升高时，气体分子之间的距离增大，当温度降低时，气体分子之间的距离缩小；当压强增大时，气体分子之间的距离减小，当压强减小时，气体分子之间的距离增大。
说明定量测定的作用与重要性，引起学生的注意。
回忆气体摩尔体积知识，从学生已经有的知识经验出发组织教学，激发学生学习欲望。
用数据处理、计算，归纳的方法，复习气体摩尔体积的概念，为实验设计与分析铺垫。
测定气体摩尔体积的方法
[提问]
计算1摩尔气体体积需要测定什么数据？
如何测定？
[板书]
10.1测定1mol气体的体积
一、原理与方法
1．原理
Vm＝V·M/m
[讲述]我们知道，n＝m/M，Vm＝V/n，推出Vm＝V·M/m，如果能够称取一定质量的氢气，并测出它的体积，那么也可以用推出的公式计算出1mol氢气的体积。
[引导]称量氢气的质量，操作上有困难。
[板书]
2．方法
转化
直接测量间接测量
（氢气的质量镁带的质量）
[提问]直接测量氢气的体积比较难，怎么办？
[板书]
（氢气的体积水的体积）
[提问]如何间接地计算出氢气的体积？
[板书]
计算出1mol氢气的体积：
V（排）－V（H2SO4）
Vm＝——————————×M（镁）
m（镁）
讨论回答：
根据Vm＝M/ρ，需要测定某气体的密度，就可以计算出1mol这种气体的摩尔体积。
例如，在标准状况下，氢气的密度为0.0899g/L，氢气的摩尔质量为2.016g/mol（精确值），所以1mol氢气的体积为：
Vm＝2.016÷0.0899＝22.42L/mol，
讨论交流：
可称量氢气的质量，测出该质量氢气的体积。
根据Mg＋H2SO4→MgSO4＋H2↑我们可以计算出一定质量的氢气需要的镁带，然后称取镁带。
可以测量氢气排出的液体的体积，间接地计算出氢气的体积。
排出液体的体积要扣除注射进去的硫酸的体积才等于氢气的体积。
V（排）－V（H2SO4）
引导学生从理性方面认识事物客观规律，认识科学分析、归纳的方法。
认识间接测定的方法，体验定量测定中转化的思想方法。
设计测定气体摩尔体积的实验方案
[任务驱动]
请根据以上原理设计用镁与稀硫酸反应制取氢气，并测出1摩尔氢气体积的实验方案。
[提问]
1．设计定量实验一般从那几个方面考虑？
2．本实验目的是什么？
应用什么原理？
需要那些装置？
[板书]
3．设计测定1摩尔气体体积的实验方案
目的→原理→仪器→步骤→记录→结果→结果分析
目的：
测定常温、常压下1摩尔氢气体积。
原理：
V（排）－V（H2SO4）
Vm＝————————×M（镁）
m（镁）
二、装置
1．气体发生装置
2．气体收集装置
3．量体积装置
[提问]
1．如何进行实验操作？
2．如何检查装置的气密性？
3．如何记录与处理数据？
[板书]
三、操作步骤
1．记录实验时室内温度和压强；
2．连接好气体摩尔体积测定装置，并检查装置的气密性；
3．精确测量镁条的质量
4．加入10mL2mol/L硫酸
5．镁条反应完后再静置3~5分钟，使容器内的温度冷却到室温
6．读出液体量瓶内气体的体积数
7．再做一次
8．计算
[讲解]根据处理数据，两次实验取平均值，这样做更准确。
[提问]
如何计算相对误差？
[板书]
9．误差分析
[练习]
[小结]
在标准状况（0℃，101kPa）下，1mol任何气体所占体积都约是22.4L，这就是气体的摩尔体积，即Vm≈22.4L/mol。
而且温度升高，Vm会变大，在25℃时，Vm＝24.5L/mol，在60℃时，Vm＝27.34L/mol。
运用Vm＝M/ρ，通过测定某气体的密度，就可以计算出1mol这种气体的摩尔体积，这是非常重要的定量实验的方法。
下一节课，我们将重点讨论测定1摩尔气体体积的实验装置。
探究讨论：
目的→原理→仪器→步骤→记录→结果→结果分析
目的：
测定常温、常压下1摩尔氢气体积。
原理：
V（排）－V（H2SO4）
Vm＝————————×M（镁）
m（镁）
装置：
1．制取氢气的装置
2．收集氢气装置
3．排水量氢气体积的装置
实验操作步骤：
连接装置，检查装置的气密性（用手握住气体发生器下部，观察到储液瓶的导管内液柱上升，说明气密性良好）。
用砂纸擦去镁带表面氧化膜，称量一定质量（0.090—0.108g）的镁带。
讨论交流：
某研究性学习小组为测定实验室条件下的气体摩尔体积，称取除去表面氧化膜的镁带0.120g。
设计的简易实验装置如下图。
请回答：
⑴用文字表述检查该装置气密性的操作与观察方法：
。
⑵本实验中应选用 （填序号）的量筒。
A、100mL B、200mL C、500mL
⑶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＝ 。
通过定量实验设计的讨论、设计，初步形成概括定量实验的基本原理与一般方法。
知道定量实验中误差分析的意义。
2．主要板书
10．1测定1mol气体的体积
一、原理和方法
1．原理
Vm＝V·M/m
2．方法转化
直接测量间接测量
（氢气的质量镁带的质量）
（氢气的体积水的体积）
计算1mol氢气的体积：
3．设计测定1摩尔气体体积的实验方案
目的→原理→仪器→步骤→记录→结果→结果分析
目的：
原理：
二．装置：
1．气体发生装置
2．气体收集装置
3．量体积装置
三．实验步骤：
1．记录实验时室内温度和压强；
2．连接好气体摩尔体积测定装置，并检查装置的气密性；
3．精确测量镁条的质量
4．加入10mL2mol/L硫酸
5．镁条反应完后再静置3~5分钟，使容器内的温度冷却到室温
6．读出液体量瓶内气体的体积数
7．再做一次
8．计算
9．误差分析
3．相关连接
六．教学反思
通过测定1摩尔气体体积的实验方案设计，学生从量的方面加深对物质的性质和变化规律的理解；体会定性实验与定量实验区别，认识定量实验设计的方法，了解定量实验设计的关键，学习了间接测定的方法，以及从具体到抽象的思维方法。
因为学生对气体摩尔体积的学习时间比较长，因此要复习气体摩尔体积的概念，为实验设计做铺垫。
由于本节课重点是原理讨论与方案设计，学生实验操作方法动手机会比较少，因此，教学中要着重调动学生的思维积极性，加强小组讨论的指导，引导学生积极参与讨论、交流与倾听同学发言。
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