测定1mol气体的体积

测定1mol气体的体积松江区教师进修学院附属立达中学夏登峰一、设计思路化学实验是化学学习中最重要的探究手段，是人们研究物质组成、性质和变化的重要实践活动，有定性实验和定量实验之分。现代化学的发展与定量测定技术的进步密切相关，从量的角度研究化学，要求更高。上海二期课改第一次把定量实验的内容引入高二化学新教材，通过第十章的三个实验（测定1mol气体的体积、结晶水合物中结晶水含量的测定和酸碱滴定）让学生了解测定原理，学会测定方法，体验定量实验在化学中的重要作用。本篇欲从“测定1mol气体的体积学习训练”做一些探讨。1.学情分析定量实验是学生学习中的难点。主要是因为学生没有正面接触定量实验，缺乏定量实验的概念、方法和经验，思维层次较浅，由于实验的综合性增强，学生的批判性思维品质和全面分析的能力较弱，况且，本校高二学生学习基础相对较弱，这就使学习难度增大了。关于教材，其中二、三两节“结晶水合物中结晶水含量的测定”和“酸碱滴定”在以前的教材中曾以单个实验的形式出现过，而第一节“测定1mol气体的体积”则是新的，因此，对于新、老教师来说当然也是新的。这就为本章的教学带来了新的问题。但是本章实验的观察、动手操作机会较多，因此，学生的学习积极性会比较高，作为教师应该珍惜、爱护、发展这种积极性，如果在学习中铺以适当的练习，一定能够取得预想的效果，对于学习比较困难的学生，选做题可以不做。2.学习目标通过学习训练，理解氢气摩尔体积的测定实验和误差分析，学习必要的实验技能以及分析、综合、归纳和比较等科学思维方法，在增强实践能力的同时，培养科学精神、科学态度和创新能力。3.学习过程从书面练习到实验探究是本练习的主要过程，由易对难，不断引发学生认知和元认知的冲突，达到更高层次的认知和元认知的平衡。4.学习方法从学生的基础着手，进行探究、归纳、演绎。5.适用范围现行高二年级。二、习题1、通常情况下，1mol不同的固体和气体物质所占有的体积相同吗，为什么？1molH2和O2所占有的体积相同吗，还需要什么条件？【说明】：自创题。【意图】：相关旧知识的复习。【背景】：通过本题训练，复习气体有关知识，尤其是影响气体体积的因素、阿佛加得罗定律等。为本节实验必须记录温度和压强等实验条件做好铺垫。2、化学实验室中，某温度下测得氢气的数据如下。完成下表填空。序号物质的量(mol)质量（g）密度（g/L）气体体积（L）1mol气体体积（L）112.0160.089920.0133/0.1503【说明】：自创题。【意图】：相关旧知识的复习。【背景】：气体摩尔体积、阿佛加得罗定律等有关知识是本节学习的基础，。高一上学期学习的内容，时间较长，学生可能有些遗忘。通过序号1的练习，帮助学生回忆物质的量知识中有关体积、质量和密度三者的关系。序号2是气体摩尔体积测定原理的体现，还未涉及不同物质的物质的量转变，但通过计算，对实验原理及计算方法有了初步认识，为深入探讨研究方案做好准备。3、某温度下，4.8g金属镁与足量稀硫酸反应，产生4.48L氢气，则该温度下氢气的气体摩尔体积Vm是多少？（至少考虑两种方法）【说明】：自创题。【意图】：推导出计算1molH2气体体积公式。【背景】：在第二题训练的基础上，通过设置具体情景，减少学生陌生度，运用物质的量、气体摩尔体积和根据化学方程式计算等知识，循序渐进，增强学生的认同感。本题已涉及不同物质的物质的量转变这一关系，通过不同解题思路、方法的讨论交流，均得出同一结果。使学生建立已有知识和新课知识的联系。最后导出计算1molH2气体体积公式，并通过比较：Vm=V(H2)×M(H2)/m(H2)和Vm=V(H2)×M(Mg)/m(Mg)，使学生真正理解其含义。4、(1)右图是气体摩尔体积测定装置，由三部分组成，写出它们的名称：A：B：C：。A、B、C装置接口的连接顺序是。(2)在标准状况下用金属镁和10ml足量的稀硫酸反应，测定氢气的气体体积，其反应的化学方程式为：。(3)C瓶瓶颈上刻度为110—130ml，电子天平的精确度为0.001g，则应该称量的金属镁质量范围为：。实验中注射器使用了次。(4)要使实验获得成功，必须掌握的关键操作你认为有哪些（至少三点）：。(5)（选做题）已知NaHCO3的摩尔质量是M，称得固体mg测得CO2的体积为Vml,则CO2的气体摩尔体积的计算式为：Vm=（6）（选做题）B瓶中的品红溶液应改为：溶液。（7）（选做题）用甲、乙、丙装置和用A、B、C装置来测定CO2的气体体积哪个更好？。为什么？、。【说明】：改编题。【意图】：达到两个目的。（1）技能训练：实验原理——实验装置——实验步骤（2）思维训练：基本题——思维提高题——思维发散题——实验评价【背景】：此题在本节训练中起着重要作用。（1）题、（2）题是对实验原理的认识和装置的了解；抽气的目的是为了知道已被气体压出储液瓶但又未流入液体量瓶的液体的体积数，通过校正使得到的数据更为精确，因此(3)题是理解气体体积的读取在整个实验中的核心作用，知道金属镁质量范围的由来，通过对实验过程中注射器次数的回顾，使学生熟悉整个实验过程，尤其是第三次注射器的使用意义的探究，明确怎样准确取得产生气体的体积数；(4)题是定量实验的要求和实验操作的关键感悟，学生必须通过亲自实验，才能获得体验，在熟悉实验的基础上自己认为哪些是关键的；(5)题、（6）题则是知识的迁移，推广到其它气体的情况，通过练习，使学生的能力得到有效的提升；（7）题通过对实验装置的不断熟悉，能够初步对实验装置的优劣进行评价。5、完成实验报告。温度：200C实验次数m(Mg)g硫酸体积ml液体量瓶中液体体积ml抽出气体体积ml氢气体积ml计算1mol氢气体积mol10.10010.0110.06.520.11210.0121.08.0两次实验的平均值=。实验温度下，1mol氢气体积的理论值为24.0L，计算实验误差：相对误差=。引起该误差的可能原因是。【说明】：改编题。【意图】：通过对平行实验数据的计算分析，加深对实验原理的理解。【背景】：学生刚刚接触定量实验，对平行实验在定量实验中的作用并不清楚，因此，设置此题是让他们体会在定量实验中是如何通过多次重复的实验来消除偶然误差的影响，对相对误差也有真实的体会。误差原因的分析应引导学生根据计算公式中V(H2)、M(Mg)、m(Mg)偏差引起Vm的变化来进行分析，进行发散思维，从中找出规律。6、探究活动（1）理论探究（选做题）：已知标准状况O2的密度为1.43g/L,试确定250C/101kPa时1molO2气体体积的理论值。（2）实验探究（选做题）：用化学反应气体体积测定仪（如图）测定常温下1molO2的体积。试剂：MnO2、H2O2溶液。【说明】：改编题。【意图】：拓展学生的知识视野，培养学生的探究精神，提升学生的实验能力。【背景】：（1）在前面训练的基础上，为了拓展学生的视野，提升学生的能力，利用教材资源，通过对教材“拓展视野”的阅读理解，了解不仅在标准状况下，而且在其它状况下，都可以测定1mol氢气体积的理论值，从而扩展了学生原有“标准状况”这一概念，产生飞跃。这种迁移、发散的思维方法对学生的思维发展很有作用。（2）通过实验探究，从实验方案的设计，原理、装置、步骤等环节的考虑，到实际操作，让学生得到真正的实践锻炼，由此让学生不仅理解气体摩尔体积的测定，了解定量实验的意义和方法，而且对定量实验产生兴趣和欲望，为后两节实验的学习打下坚实的基础。三、“学习训练”小结本学习训练围绕着一个主题，理解定量测定的基本方法，即：提出问题——化学原理——设计步骤——数据记录处理——误差分析。达到一个效果，通过定量实验的学习和理解，培养学生能够根据化学原理，设计实验步骤，学会数据处理和实验误差分析等实验能力，培养学生的学习兴趣和科学态度。四、参考答案1、提示：（1）决定物质所占体积大小因素（构成这种物质的粒子数目、粒子的大小和粒子之间的距离三个因素）（2）当分子数目相同时，影响气体体积的因素主要是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。2、（1）1molH2气体的体积=2.016g/0.0899（2）0.0067moln(H2)=V(H2)/VmVm=V(H2)/n(H2)=V(H2)×M(H2)/m(H2)=0.1503L×2.016g/mol/0.0133g=22.78L/mol3、多种思路的解法讨论：（1）化学方程式直接计算：Mg+H2SO4(稀)→MgSO4+H224gVm4.8g4.48LVm=4.48L×24g/4.8g=2.24L即Vm=V(H2)×M(Mg)/m(Mg)（2）列比例式进行计算：4.8/24mol:4.48L=1mol:VmVm=4.48L×24g/4.8g=2.24L即Vm=V(H2)×M(Mg)/m(Mg)(3)通过物质的量的转换计算：n(H2)=V(H2)/VmVm=V(H2)/n(H2)因为n(H2)=n(Mg)Vm=V(H2)/n(Mg)=V(H2)×M(Mg)/m(Mg)=2.24L即Vm=V(H2)×M(Mg)/m(Mg)4、（1）A气体发生器B储气瓶C液体量瓶；1-3-2-4（2）Mg+H2SO4(稀)→MgSO4+H2（3）0.107g-0.129g3次(4)(略)（5）Vm=V×M/m×10-3L（6）饱和NaHCO3（7）A、B、C(略)5、实验1：V(H2)=106.5mlVm=25.56L/mol实验2：V(H2)=119.0mlVm=25.50L/mol两次实验的平均值：Vm=25.53L/mol相对误差：6.4%误差偏大原因：(略)6、（1）提示：先求标准状况下O2的体积V0，再根据公式P0V0/T0=P1V1/T1，求250C/101kPa时O2的体积V1。（2）(略)五、主要参考文献：上海市新教材高二化学试用本上海市中学化学课程标准中学化学双基过关随堂练（高二）[评语]：学习训练围绕一个主题，理解定量测定的基本方法，即：提出问题---化学原理---设计步骤---数据记录处理---误差分析。重点突出，思路清晰，也有拓展。这套学习训练，作为学生学习新课时的学案更适合。优点：能结合本校学生特点设计习题，习题目的性强，为新知识学习打下基础。对题目设计的意图和背景书写比较到位。习题能针对不同学生设计，符合不同学生的发展需求。改进建议：用了新课本，图也要用新的。松江二中陆晓君习题类型：实验题原创题一、设计思路介绍一道实验题，考察的点应该全方位的，既要突出基本知识的考察，又要考察学生利用知识综合解题的能力。本题在学生具备了铁及其化合物的相关知识后，以“中国居民营养与健康状况调查”为情境，引出缺铁性贫血，借助补血剂通过（1）（3）（4）及两个离子方程式的书写，重点考察基础知识，包含：Fe2+和Fe3+的检验、保存、相互转化；离子方程式的书写；氧化还原反应以及基本的实验仪器。（5）对维生素C加入后溶液的血红色褪去原因的分析及探究实验的设计，侧重考察学生分析问题的能力和思维的严密性，培养学生敢于在今后学习过程中提出质疑，提升科学思辨能力，进一步提高学生解决实际问题的科学探究能力。通过对定性检验后得出药品合格结论的讨论，考察学生的社会关注程度。最后一问“还有什么做法也可预防和控制缺铁性贫血的发生”，答案不唯一，合理就给分，让学生综合利用知识解决问题，同时也让学生养成关注生活、关注社会的习惯，培养社会责任感。本题综合性很强，既考察学生基础知识的掌握情况，又能考察学生的学习能力，有较好的区分度。本题设计遵循“从生活走进化学，从化学走向社会”的思路，使学生即使在解题时也感到化学知识很实用，能解决生活中的问题，从而提高他们学习化学的兴趣和积极性。二、习题（原创）最近的“中国居民营养与健康状况调查”显示：钙摄入不足、铁缺乏，是我国居民两大营养“顽症”。调查同时显示全国有两亿多人患缺铁性贫血，因此预防和控制缺铁性贫血将成为我国的公共卫生措施之一。治疗缺铁性贫血常