摩爾氣體常數(shù)的測(cè)定

1、For personal use only in study and research; not for commercial use莇 For personal use only in study and research; not for commercial use螂摩爾氣體常數(shù)的測(cè)定聿一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖r1. 了解一種測(cè)定摩爾氣體常數(shù)的方法。蒅2.熟悉分壓定律與氣體狀態(tài)方程的應(yīng)用。芀3.練習(xí)分析天平的使用與測(cè)量氣體體積的操作。袈二、實(shí)驗(yàn)原理(1)薇氣體狀態(tài)方程式的表達(dá)式為：pV = nRT = mRTM r薂式中：p 氣體的壓力或分壓（Pa）羈V氣體體積（L）薇n氣體的物質(zhì)的量（mol）蚇m

2、氣體的質(zhì)量（g）1羃Mr 氣體的摩爾質(zhì)量（g mol ）氣體的溫度（K）;蠆R 摩爾氣體常數(shù)（文獻(xiàn)值：8.31Pa m3 k mol-1或J K-1 mol ）螇可以看出，只要測(cè)定一定溫度下給定氣體的體積V、壓力p與氣體的物質(zhì)的量 n或質(zhì)量m,即可求得R的數(shù)值。莃本實(shí)驗(yàn)利用金屬（如Mg、A1或Zn）與稀酸置換出氫氣的反應(yīng)，求取R值。例如：+2+賺Mg（s）* + 2H （aq）* = Mg （aq） + H 2（g）*（2）莈ArH m298= -466.85（kJ mol 1）袇說(shuō)明* s:表示固態(tài)（分子）；aq：表示水合的離子（或分子）；g：表示氣態(tài)（分子）螄將已精確稱量的一定量鎂與過(guò)量稀

3、酸反應(yīng)，用排水集氣法收集氫氣。氫氣的物質(zhì)的量可根據(jù)式（2）由金屬鎂的質(zhì)量求得:m h 2m m gn H 2M H 2M Mg蕿由量氣管可測(cè)出在實(shí)驗(yàn)溫度與大氣壓力下，反應(yīng)所產(chǎn)生的氫氣體積。Ph2 二 P - Ph2o(3)袇將所測(cè)得的各項(xiàng)數(shù)據(jù)代入式（1）可得:Ph2 Vnh2 T(P _ Ph2o ) n h2 T腿由于量氣管內(nèi)所收集的氫氣是被水蒸氣所飽和的，根據(jù)分壓定律，氫氣的 分壓Ph2，應(yīng)是混合氣體的總壓 p （以lOOKpa計(jì)）與水蒸氣分壓 Ph2o之差:芁三、實(shí)驗(yàn)用品，量筒（10mL），漏斗，溫度（量氣管1,水準(zhǔn)瓶2,試管，滴定羆圖1摩爾氣體常數(shù)測(cè)定裝羆儀器：分析天平，稱量紙（蠟光紙

4、或硫酸紙） 計(jì)（公用），砂紙，測(cè)定摩爾氣體常數(shù)的裝置管夾，鐵架，鐵夾，鐵夾座，鐵圈，橡皮塞，橡皮管，玻璃導(dǎo)氣管），氣壓節(jié)1量氣管的容量不應(yīng)小于 50mL，讀數(shù)可估計(jì)到0.01mL或0.02mL?？捎脡A式滴定管代替。蝿2本實(shí)驗(yàn)中用短頸（或者長(zhǎng)頸）漏斗代替水準(zhǔn)瓶。計(jì)（公用），燒杯（100mL、400mL ）細(xì)砂紙等。罿藥品：硫酸H2SO4（3mo1 L-1），鎂條（純）。肆四、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容蚃1.鎂條稱量蒁取兩根鎂條，用砂紙擦去其表面氧化膜，然后在分析天平上分別稱出其質(zhì)量，并用稱量紙紙包好記 下質(zhì)量，待用（也可由實(shí)驗(yàn)室老師預(yù)備）。螈鎂條質(zhì)量以0.03000.0400g為宜。鎂條質(zhì)量若太小，會(huì)增大稱量及測(cè)

5、定的相對(duì)誤差。質(zhì)量若太大,則產(chǎn)生的氫氣體積可能超過(guò)量氣管的容積而無(wú)法測(cè)量。稱量要求準(zhǔn)確至土0.0001g。膆2.儀器的裝置和檢查肄按圖1裝置儀器。注意應(yīng)將鐵圈裝在滴定管夾的下方，以 便可以自由移動(dòng)水準(zhǔn)瓶（漏斗）。打開量氣管的橡皮塞，從水準(zhǔn) 瓶注入自來(lái)水，使量氣管內(nèi)液面略低于刻度"0'若液面過(guò)低或過(guò)高，則會(huì)帶來(lái)什么影響？）。上下移動(dòng)水準(zhǔn)瓶，以趕盡附著于橡皮 管和量氣管內(nèi)壁的氣泡，然后塞緊量氣管的橡皮塞。薇為了準(zhǔn)確量取反應(yīng)中產(chǎn)生的氫氣體積，整個(gè)裝置不能有泄漏之處。檢查漏氣的方法如下：塞緊裝置中連接處的橡皮管，然后將水準(zhǔn)瓶（漏斗）向下（或罿圖2鎂條貼在試管壁上半向上）移動(dòng)一段距離，

6、使水準(zhǔn)瓶?jī)?nèi)液面低于（或高于）量氣管內(nèi)液面。若水準(zhǔn)瓶部位置固定后，量氣管內(nèi)液面仍不斷下降（或上升），表示裝置漏氣（為什么？）， 則應(yīng)檢查各連接處是否嚴(yán)密 （注意橡皮塞及導(dǎo)氣管間連接是否緊密 ）。務(wù)必使裝置不再漏氣，然后將水準(zhǔn)瓶 放回檢漏前的位置。芆3.金屬與稀酸反應(yīng)前的準(zhǔn)備蒅取下反應(yīng)用試管，將 45mL 3 mol - L-1H2SO4溶液通過(guò)漏斗注入試管中（將漏斗移出試管時(shí)，不能讓 酸液沾在試管壁上！為什么？）。稍稍傾斜試管，將已稱好質(zhì)量 （勿忘記錄）的鎂條按壓平整后蘸少許水貼在試管壁上部，如圖 2所示，確保鎂條不與硫酸接觸，然后小心固定試管，塞緊（旋轉(zhuǎn)）橡皮塞（動(dòng)作要輕緩,謹(jǐn)防鎂條落入稀酸溶

7、液中）。蝕再次檢查裝置是否漏氣。若不漏氣，可調(diào)整水準(zhǔn)瓶位置，使其液面與量氣管內(nèi)液面保持在同一水平 面，然后讀出量氣管內(nèi)液面的彎月面最低點(diǎn)讀數(shù)。要求讀準(zhǔn)至土0.01mL ,并記下讀數(shù)（為使液面讀數(shù)盡量準(zhǔn)確，可移動(dòng)鐵圈位置，設(shè)法使水準(zhǔn)瓶與量氣管位置盡量靠近）。薀4.氫氣的發(fā)生、收集和體積的量度莆松開鐵夾，稍稍抬高試管底部，使稀硫酸與鎂條接觸（切勿使酸碰到橡皮塞）；待鎂條落入稀酸溶液中后，再將試管恢復(fù)原位。此時(shí)反應(yīng)產(chǎn)生的氫氣會(huì)使量氣管內(nèi)液面開始下降。為了不使量氣管內(nèi)因氣壓增 大而引起漏氣，在液面下降的同時(shí)應(yīng)慢慢向下移動(dòng)水準(zhǔn)瓶，使水準(zhǔn)瓶?jī)?nèi)液面隨量氣管內(nèi)液面一齊下降，直 至反應(yīng)結(jié)束，量氣管內(nèi)液面停止下降

8、（此時(shí)能否讀數(shù)？為什么？）。蟻待反應(yīng)試管冷卻至室溫（約需10多分鐘），再次移動(dòng)水準(zhǔn)瓶，使其與量氣管的液面處于同一水平面， 讀出并記錄量氣管內(nèi)液面的位置。每隔23min，再讀數(shù)一次，直到讀數(shù)不變?yōu)橹?。記下最后的液面讀數(shù)及此時(shí)的室溫和大氣壓力。從附表中查出相應(yīng)于室溫時(shí)水的飽和蒸氣壓。莂打開試管口的橡皮塞，棄去試管內(nèi)的溶液，洗凈試管，并取另一份鎂條重復(fù)進(jìn)行一次實(shí)驗(yàn)。記錄實(shí) 驗(yàn)結(jié)果。莈五、數(shù)據(jù)記錄與處理蒆實(shí)驗(yàn)編號(hào)肂1螀2肇鎂條質(zhì)量mMg/g蒆蒃薂反應(yīng)前量氣管內(nèi)液面的讀數(shù) Vi/mL祎薆襖反應(yīng)后量氣管內(nèi)液面的讀數(shù) V2/mL羀衿蚅反應(yīng)置換出H2的體積V=（V2-Vt） xi0"6/mL羈螞蚈室

9、溫T/K螅莂膀大氣壓力p/Pa蕆裊螃室溫時(shí)水的飽和蒸氣壓pH2O/Pa袂蒀羅氫氣的分壓Ph2 =（ P _ Ph2o）/Pa膄荿mMg氫氣的物質(zhì)的量 nH2 =/molM Mg摩爾氣體常數(shù) R = PH2 V /J K-1 mol-1)nH2 TR + r211R的實(shí)驗(yàn)平均值 /(J K mol-1)2相對(duì)誤差（RE） = X100%R文獻(xiàn)值分析產(chǎn)生誤差的原因：六、注意事項(xiàng)1將鐵圈裝在滴定管夾的下方，以便可以自由移動(dòng)水準(zhǔn)瓶（漏斗）。2橡皮塞與試管和量氣管口要先試試合適后再塞緊，不能硬塞，防止管口塞爛;3從水準(zhǔn)瓶注入自來(lái)水，使量氣管內(nèi)液面略低于刻度“0”4橡皮管內(nèi)氣泡排凈標(biāo)志：皮管內(nèi)透明度均勻，

10、無(wú)淺色塊狀部分；5.氣路通暢：試管和量氣管間的橡皮管勿打折，保證通暢后再檢查漏氣或進(jìn)行反應(yīng)；6裝H2SO4：長(zhǎng)頸漏斗將H2SO4注入試管中，不能讓酸液沾在試管壁上?。ㄐ?. 貼鎂條：按壓平整后蘸少許水貼在試管壁上部，確保鎂條不與硫酸接觸，然后小心固定試管，塞緊 轉(zhuǎn)）椽皮塞，謹(jǐn)防鎂條落入稀酸溶液中。8. 反應(yīng)：檢查不漏氣后再反應(yīng)（切勿使酸碰到橡皮塞） ；9 .讀數(shù)：調(diào)兩液面處于同一水平面，冷至室溫后讀數(shù)（小數(shù)點(diǎn)后兩位，單位:mL ）七、思考題1. 本實(shí)驗(yàn)中置換出的氫氣的體積是如何量度的？為什么讀數(shù)時(shí)必須使水準(zhǔn)瓶?jī)?nèi)液面與量氣管內(nèi)液面 保持在同一水平面？2. 量氣管內(nèi)氣體的體積是否等于置換出氫氣的體

11、積？量氣管內(nèi)氣體的壓力是否等于氫氣的壓力？為 什么？3. 試分析下列情況對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果有何影響：（ 1）量氣管 （包括量氣管與水準(zhǔn)瓶相連接的橡皮管 ）內(nèi)氣泡未趕盡；（ 2）鎂條表面的氧化膜未擦凈；（ 3）固定鎂條時(shí)，不小心使其與稀酸溶液有了接觸；（4）反應(yīng)過(guò)程中，實(shí)驗(yàn)裝置漏氣；（ 5）記錄液面讀數(shù)時(shí)，量氣管內(nèi)液面與水準(zhǔn)瓶?jī)?nèi)液面不處于同一水平面；（6）反應(yīng)過(guò)程中，因量氣管壓入水準(zhǔn)瓶中的水過(guò)多，造成水由水準(zhǔn)瓶中溢出；（ 7）反應(yīng)完畢，未等試管冷卻到室溫即進(jìn)行體積讀數(shù)。僅供個(gè)人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not

12、 for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen f u r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l ' e tude et la recherche uniquementa des fins personnelles; pasa des fins commerciales.to員bko gA.nrogeHKO TOpMenob3ymm0ai6yHeHuac egoB u HHue肉go 員冶hbiUCnO 員 B30BaTbCEb KOMMepqeckuxue 貝 ex.以下無(wú)正文僅供個(gè)人用于學(xué)習(xí)、研究；不得用于商業(yè)用途For personal use only in study and research; not for commercial use.Nur f u r den pers?nlichen fu r Studien, Forschung, zu kommerziellen Zwecken verwendet werden.Pour l ' e tude et la recherche uniquementa des fins personnelle