摩爾氣體常數的測定精品資料精品資料僅供學習與交流，如有侵權請聯系網站刪除謝謝PAGE僅供學習與交流，如有侵權請聯系網站刪除謝謝PAGE3精品資料僅供學習與交流，如有侵權請聯系網站刪除謝謝PAGE摩爾氣體常數的測定一、實驗目的1.了解一種測定摩爾氣體常數的方法。2.熟悉分壓定律與氣體狀態方程的應用。3.練習分析天平的使用與測量氣體體積的操作。二、實驗原理氣體狀態方程式的表達式為：pV＝nRT＝RT (1)式中： p——氣體的壓力或分壓（Pa）V——氣體體積（Ｌ）n——氣體的物質的量（mol）m——氣體的質量（g）Mr——氣體的摩爾質量(g·mol-1)T——氣體的溫度（K）；R——摩爾氣體常數（文獻值：8.31Pa·m3·K-1·mol-1或J·K-1·mol-1）可以看出，只要測定一定溫度下給定氣體的體積V、壓力p與氣體的物質的量n或質量m，即可求得R的數值。本實驗利用金屬(如Mg、A1或Zn)與稀酸置換出氫氣的反應，求取R值。例如：Mg(s)*+2H+(aq)*＝Mg2+(aq)+H2(g)* (2)ΔrH298＝-466.85(kJ·mol-1)[說明]*s：表示固態（分子）；aq：表示水合的離子（或分子）；g：表示氣態（分子）將已精確稱量的一定量鎂與過量稀酸反應，用排水集氣法收集氫氣。氫氣的物質的量可根據式（2）由金屬鎂的質量求得：由量氣管可測出在實驗溫度與大氣壓力下，反應所產生的氫氣體積。由于量氣管內所收集的氫氣是被水蒸氣所飽和的，根據分壓定律，氫氣的分壓，應是混合氣體的總壓p（以100Kpa計）與水蒸氣分壓之差： （3）將所測得的各項數據代入式（1）可得：三、實驗用品圖1摩爾氣體常數測定裝置儀器：分析天平，稱量紙（蠟光紙或硫酸紙），量筒(10mL)，漏斗，溫度計(公用)，砂紙，測定摩爾氣體常數的裝置(量氣管量氣管的容量不應小于50mL，讀數可估計到0.01mL或0.02mL。可用堿式滴定管代替。，水準瓶本實驗中用短頸量氣管的容量不應小于50mL，讀數可估計到0.01mL或0.02mL?？捎脡A式滴定管代替。本實驗中用短頸（或者長頸）漏斗代替水準瓶。藥品：硫酸H2SO4(3mo1·L-1)，鎂條(純)。四、實驗內容1.鎂條稱量取兩根鎂條，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量，并用稱量紙紙包好記下質量，待用(也可由實驗室老師預備)。鎂條質量以0.0300～0.0400g為宜。鎂條質量若太小，會增大稱量及測定的相對誤差。質量若太大，則產生的氫氣體積可能超過量氣管的容積而無法測量。稱量要求準確至±0.00012.儀器的裝置和檢查按圖1裝置儀器。注意應將鐵圈裝在滴定管夾的下方，以便可以自由移動水準瓶（漏斗）。打開量氣管的橡皮塞，從水準瓶注入自來水，使量氣管內液面略低于刻度“0”(若液面過低或過高，則會帶來什么影響?)。上下移動水準瓶，以趕盡附著于橡皮管和量氣管內壁的氣泡，然后塞緊量氣管的橡皮塞。圖2鎂條貼在試管壁上半部為了準確量取反應中產生的氫氣體積，整個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，然后將水準瓶(漏斗)向下(或向上)移動一段距離，使水準瓶內液面低于(或高于)量氣管內液面。若水準瓶位置固定后，量氣管內液面仍不斷下降(或上升)，表示裝置漏氣(為什么？)，則應檢查各連接處是否嚴密(注意橡皮塞及導氣管間連接是否緊密)。務必使裝置不再漏氣，然后將水準瓶放回檢漏前的位置。3.金屬與稀酸反應前的準備取下反應用試管，將4～5mL3mo1·L-1H2SO4溶液通過漏斗注入試管中(將漏斗移出試管時，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)橡皮塞(動作要輕緩，謹防鎂條落入稀酸溶液中)。再次檢查裝置是否漏氣。若不漏氣，可調整水準瓶位置，使其液面與量氣管內液面保持在同一水平面，然后讀出量氣管內液面的彎月面最低點讀數。要求讀準至±0.01mL，并記下讀數（為使液面讀數盡量準確，可移動鐵圈位置，設法使水準瓶與量氣管位置盡量靠近）。4.氫氣的發生、收集和體積的量度松開鐵夾，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，再將試管恢復原位。此時反應產生的氫氣會使量氣管內液面開始下降。為了不使量氣管內因氣壓增大而引起漏氣，在液面下降的同時應慢慢向下移動水準瓶，使水準瓶內液面隨量氣管內液面一齊下降，直至反應結束，量氣管內液面停止下降(此時能否讀數？為什么？)。待反應試管冷卻至室溫(約需10多分鐘)，再次移動水準瓶，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液面的位置。每隔2～3min，再讀數一次，直到讀數不變為止。記下最后的液面讀數及此時的室溫和大氣壓力。從附表中查出相應于室溫時水的飽和蒸氣壓。打開試管口的橡皮塞，棄去試管內的溶液，洗凈試管，并取另一份鎂條重復進行一次實驗。記錄實驗結果。五、數據記錄與處理實驗編號12鎂條質量mMg/g反應前量氣管內液面的讀數V1/mL反應后量氣管內液面的讀數V2/mL反應置換出H2的體積V=(V2-V1)×10-6/mL室溫T/K大氣壓力p/Pa室溫時水的飽和蒸氣壓/Pa氫氣的分壓/Pa氫氣的物質的量/mol摩爾氣體常數R=/(J·K-1·mol-1)R的實驗平均值=/(J·K-1·mol-1)相對誤差（RE）=×100% 分析產生誤差的原因：六、注意事項1.將鐵圈裝在滴定管夾的下方，以便可以自由移動水準瓶（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.從水準瓶注入自來水，使量氣管內液面略低于刻度“04.橡皮管內氣泡排凈標志：皮管內透明度均勻，無淺色塊狀部分；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行反應；6.裝H2SO4：長頸漏斗將H2SO4注入試管中，不能讓酸液沾在試管壁上！7.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(旋轉)椽皮塞，謹防鎂條落入稀酸溶液中。8.反應：檢查不漏氣后再反應（切勿使酸碰到橡皮塞）；9.讀數：調兩液面處于同一水平面，冷至室溫后讀數（小數點后兩位，單位:mL）七、思考題1.本實驗中置換出的氫氣的體積是如何量度的？為什么讀數時必須使水準瓶內液面與量氣管內液面保持在同一水平面？2.量氣管內氣體的體積是否等于置換出氫氣的體積？量氣管內氣體的壓力是否等于氫氣的壓力？為什么？3.試分析下列情況對實驗結果有何影響：（1）量氣管(包括量氣管與水準瓶相連接的橡皮管)內氣泡未趕盡