摩尔气体常数的测定.doc

一、实验目的
。
。
。
二、实验原理
气体状态方程式的表达式为:pV = nRT = RT (1)
式中: p ——气体的压力或分压(Pa)
V ——气体体积(L)
n ——气体的物质的量(mol)
m ——气体的质量(g)
Mr ——气体的摩尔质量(g·mol-1)
T ——气体的温度(K);
R ——摩尔气体常数(文献值:·m3·K-1·mol-1或J·K-1·mol-1)
可以看出,只要测定一定温度下给定气体的体积V、压力p与气体的物质的量n或质量m,即可求得R的数值。
本实验利用金属(如Mg、A1或Zn)与稀酸置换出氢气的反应,求取R值。例如:
Mg(s)* + 2H+(aq)* = Mg2+(aq) + H2(g)* (2)
ΔrH298=-(kJ·mol-1)
[说明] * s:表示固态(分子); aq:表示水合的离子(或分子); g:表示气态(分子)
将已精确称量的一定量镁与过量稀酸反应,用排水集气法收集氢气。氢气的物质的量可根据式(2)由金属镁的质量求得:
由量气管可测出在实验温度与大气压力下,反应所产生的氢气体积。
由于量气管内所收集的氢气是被水蒸气所饱和的,根据分压定律,氢气的分压,应是混合气体的总压p(以100Kpa计)与水蒸气分压之差: (3)
将所测得的各项数据代入式(1)可得:
三、实验用品
图1 摩尔气体常数测定装置
仪器:分析天平,称量纸(蜡光纸或硫酸纸),量筒(10mL),漏斗,温度计(公用),砂纸,测定摩尔气体常数的装置(量气管量气管的容量不应小于50mL,。可用碱式滴定管代替。
,水准瓶本实验中用短颈(或者长颈)漏斗代替水准瓶。
,试管,滴定管夹,铁架,铁夹,铁夹座,铁圈,橡皮塞,橡皮管,玻璃导气管),气压计(公用),烧杯(100mL、400mL)细砂纸等。
药品:硫酸H2SO4(3mo1·L-1),镁条(纯)。
四、实验内容
1. 镁条称量
取两根镁条,用砂纸擦去其表面氧化膜,然后在分析天平上分别称出其质量,并用称量纸纸包好记下质量,待用(也可由实验室老师预备)。
~。镁条质量若太小,会增大称量及测定的相对误差。质量若太大,则产生的氢气体积可能超过量气管的容积而无法测量。称量要求准确至±。
2. 仪器的装置和检查
按图1装置仪器。注意应将铁圈装在滴定管夹的下方,以便可以自由移动水准瓶(漏斗)。打开量气管的橡皮塞,从水准瓶注入自来水,使量气管内液面略低于刻度“0”(若液面过低或过高,则会带来什么影响?)。上下移动水准瓶,以赶尽附着于橡皮管和量气管内壁的气泡,然后塞紧量气管的橡皮塞。
图2 镁条贴在试管壁上半部
为了准确量取反应中产生的氢气体积,整个装置不能有泄漏之处。检查漏气的方法如下:塞紧装置中连接处的橡皮管,然后将水准瓶(漏斗)向下(或向上)移动一段距离,使水准瓶内液面低于(或高于)量气管内液面。若水准瓶位置固定后,量气管内液面仍不断下降(或上升),表示装置漏气(为什么?),则应检查各连接处是否严密(注意橡皮塞及导