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10．1  测定1mol气体的体积（共3+1课时）

第4课时 测定1mol气体体积实验误差的原因分析

[设计思想]

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。定量实验必须尽可能减小实验误差，提高实验精确度。本节课的教学围绕实验中如何实现这一要求？展开教学讨论，让学生认识实验误差的来源：一是仪器装置精密度和药品试剂的品质；二是操作的失误。围绕着误差的来源，结合自己的实验，分析产生各种误差的原因，获得减小实验误差的方法。在讨论减小实验误差，提高实验精确度的方法、措施时，从以下几个方面展开：（1）根据实验要求和条件精选精度比较高的计量仪器（如量体积时，尽可能用滴定管或移液管）；（2）进行重复测量。计算时取两次（或多次）可测量值之间的平均值；（3）准确规范操作。如读数液体体积时，视线应该与管中的凹液面最低处相切等。最后让学生归纳出：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，本实验误差值在-2—+2%。

一.教学目标

1．知识与技能

（1）实验误差分析（B）。

（2）实验报告的书写（B）。

2．过程与方法

（1）通过实验反思，认识重复测量、数据处理等科学方法。

（2）明白实验操作不当引起实验误差的方法。

3．情感态度与价值观

（1）通过实验报告的交流，同学间的倾听，体验相互学习、尊重他人的价值。

（2）通过对实验的反思，体验实事求是、严肃认真科学精神的意义。

二．教学重点与难点

1．教学重点

实验报告的书写。

2．教学难点

分析操作不当引起实验误差。

三.教学用品

媒体：电脑、投影仪等

四．教学流程

1．流程图

 

2．流程说明

引入：我们做了测定1摩尔氢气的体积的实验，下面请交流你们的实验报告。

学生交流： 交流实验报告。

教师点评：根据报告与实验中观察获得的信息，对学生的实验作点评与评价。

师生交流：因操作不当而造成的误差。如：（1）没有进行装置的气密性检查，（2）镁带表面氧化镁没有擦除或没有除尽等等

学生练习：工业上测量SO₂、N₂、O₂混合气体中SO₂含量。

归纳小结：测定气体的质量或者体积一般有那些方法

作业：教材上10.1

五．教学案例

1．教学过程

2．主要板书

三、实验误差的原因分析

1．没有进行装置的气密性检查——V(排)偏低——气体摩尔体积偏低；

2．镁带表面氧化镁没有擦除或没有除尽——V(排)偏低——气体摩尔体积偏低；

3．硫酸的量不足，镁带没有完全反应V(排)偏低——气体摩尔体积偏低；

4．称量好镁带后用砂纸擦表面的氧化膜V(排)偏低——气体摩尔体积偏低；

5．.没有冷却到室温读数V(排)偏高——气体摩尔体积偏高。

3．相关连接

   1  中学化学教师手册   上海教育出版社

   2 http://xiaohe.heyma.net

六．教学反思

通过实验误差的原因分析，从实验中获取大量的感性知识，经过理性思考、分析训练科学思维方法，提高学生分析问题和解决问题的能力。了解实验操作正确与否对测定结果有很大影响；认识了许多未知需要实验去探索，作为研究化学必备的实验技能需要通过做实验去提高；体验严谨、细致、认真负责的态度对做好实验的重要性。

    教学中如果条件允许的情况下，可把学生试验过程中的操作问题录象下来，本节课可以根据录象资料中的问题展开教学，效果更好，更能引起学生讨论、交流的学习热情。

第二篇：实验4 液体饱和蒸气压的测定

物理化学实验备课材料

实验4  液体饱和蒸气压的测定

一、基本介绍

压力是体系的一个重要参数，许多物质的物理化学性质，如熔点、沸点，以及吸附、溶解、扩散、化学平衡移动等物理化学过程都与压力有着密切的关系。压力测量是物理化学实验的主要操作技术之一，因此，体系压力的测量具有实用价值。

在一定温度下，与液体处于平衡状态时的蒸气压力，称为该温度下的饱和蒸气压。这里的平衡状态是指动态平衡。在某一温度下，被测液体处于密闭真空容器中，液体分子从表面逃速成蒸气，同时蒸气分子因碰撞而凝结成浓相。当两者的速率相等时，就达到了动态平衡，此时气相中蒸气密度不再改变，因而具有一定的饱和蒸气压。测定液体饱和蒸气压，可深入了解纯液体饱和蒸气压和温度的关系——克劳馅斯—克拉贝龙方程式，求算被被测液体在实验温度范围内的平均摩尔气化热与正常沸点。。

二、实验目的

1、明确液体饱和蒸气压的定义及气液平衡的概念，了解饱和蒸气压与温度的关系－即克－克方程。

2、测定水在不同外压下的沸点，计算测定温度范围内水的平均摩尔气化热及常压下的沸点。

3、掌握气压计的构造和使用方法。

三、实验原理

在一定温度下，液体与其蒸气达到气液平衡时蒸气的压力，称为液体的饱和蒸气压或称蒸气压。当温度升高时，液体的蒸气压也增大，当蒸气压等于外压时，液体就沸腾，此时的温度就是该压力下液体的沸点。

液体的蒸气压随热力学温度的变化关系可用克拉贝龙方程表示：

dP/dT = △Hv / [T（V_g - V_l）]

式中：△Hv：摩尔汽化热；

      V_g：蒸气的摩尔体积；

      V_l：液体的摩尔体积。

积分后可得：

lgp = A/T + B dT = △Hv / [T（V_g - V_l）]

式中：A = -△Hv/2.303R;B为积分常数。

由实验测定液体的一系列不同温度下的蒸气压数据，然后用lgp对1/T（或1000/T）作图，求出斜率A，再由A求出△Hv。

四．实验仪器及试剂

蒸气压测定装置一套；真空泵1台；气压计一个，调压变压器1台。

五、实验步骤

1、如图装好装置：

2、记录室内大气压，开启冷凝水。

3、检查系统是否漏气。

4、在60～80℃温度范围内测量纯苯的p-T数值：

打开恒温式电磁搅拌器，接触温度计调至60℃，接上外加热器加热。当接近60℃时，断开外加热器，使升温速度尽可能减慢，约每分钟不超过1℃，令同压器内液体苯与水浴温度尽可能接近平衡。

开启活塞E，关闭放空活塞F及开真空泵抽气，减压一段时间，让A球内液面上的空气被排干净。关闭活塞E，打开放空活塞F，停泵。这时A球内的蒸气通过U型管由C向B缓慢地冒泡，U型管液面B比C高。注意调节水浴温度使温度波动很小，并使温度转为稍有下降的趋势，仔渐调节D阀，放入少量空气，使由B管排出的气泡刚好停止放出，但U型管B端的液面仍比C端稍高。注意观察，待温度稍下降，使B端液面与C端齐高时，立即记录温度读数及水银压力计读数（温度读数要迅速，压力计读数可稍慢）。

再把温度升高，使浴温基本上稳定在第二个较高（约高3℃）的温度点上。重复上述操作，记录第二个温度、压力数据，直至苯在常压下的正常沸点为止，相隔约3℃测一个点，共约8～10个点数据。

六、数据记录

七、实验注意事项

1、真空泵在开泵前，必须观察袖标宙中油面的高低。若油面低于袖标直径的四分之三，不可启动。

2、开泵前，必须用手将主轮按箭头方向旋转数困，以排出泵中的存油，否则将喷泊闯车。   

3、在开泵前，首先将三通活塞慢慢与系统接通，抽气的速度以气泡一个个逸出为宜，这样可以避免等位计内液体沸腾过剧，致使8管内的液体抽尽(完)。   

4、等位计中液面间的空气必须排除干净 。

5、液体蒸气压与温度有关，故测定过程控温精度须在土O．1一土0．2K。    6

6、在升温时需随时注意调节活塞H使等位计月管液面保持等位，不发生沸腾，也不能使液体倒灌入4球内。   

7、在停止实验时，应缓设地先将三通活塞打开．使系统通大气，再使油气泵通大气(防止系中的油倒灌)，然后切断电源，最后关闭冷却水，使实验装置复原。

    8、整个实验过程中，要严防空气倒灌，否则．实验要重做。为了防止空气倒灌，在每次读取平衡温度和平衡压力数据前，应先关闭活塞G．然后缓慢城压，使空气缓缓进入测量系统。   

八、思考题： 

1、  △Hv为什么是实验温度范围内的平均值？

在克拉贝龙方程dP/dT = △Hv / [T（V_g - V_l）]中，△Hv被认为是一个常数，所以积分后求出来的△Hv必然是在实验温度范围内的平均值，不然它在克拉贝龙方程中就不能算是一常数。

2、  △vapHm随温度升高而减小，试解释之。根据下式：

d（△vapHm）= [δ(△vapHm)/δT]_pdT + [δ(△vapHm)/δP]_TdP

   推导出单组分系统两相平衡的相变焓（△vapHm）随温度变化的关系式,即Planck方程：

d（△vapHm）/dT = △Cp + △vapHm/T - △vapHm[δln△V/δT]p

    （1）∵lgp = A/T + B = -△vapHm/2.303RT +B

         ∴△vapHm = -（lgp – B）*2.303RT

         ∴T↑，△vapHm↓

    （2）∵d（△vapHm）= [δ(△vapHm)/δT]_pdT + [δ(△vapHm)/δP]_TdP

         ∴d（△vapHm）/dT = [δ(△vapHm)/δT]_p + [δ(△vapHm)/δP]_TdP/dT

                           = △Cp + [δ(△vapHm)/δP]_T*△vapHm / [T△V]

                           = △Cp + △vapHm/T - △vapHm[δln△V/δT]p

九、预备实验数据处理：

Linear Regression  Y = 7.88156-2.18714 X

直线斜率A＝-△Hv/2.303R, △Hv=41.86 kJ/mol