置换法测定摩尔气体常数R.pptVIP

置换法测定摩尔气体常数R 1. 实验目的 熟练掌握理想气体状态方程在多组分混合气体条件下的应用 掌握气体分压定律 练习测量气体体积的操作和分析天平的使用 2. 基本原理 pV=nRT，已知p、V、n、T，可计算R Mg + H2SO4 = MgSO4 + H2↑ Mg质量已知，H2SO4过量，则H2物质的量n可确定 用量气管测定H2的有效体积V 测定温度T和大气压强p0，计算H2分压p 3. 仪器和药品 分析天平 量气管(50cm3)，橡皮管，小试管，蝴蝶夹 镁条，H2SO4(3mol?dm-3)，甘油 4. 实验要点 1. 镁条的称取 擦去镁条表面的氧化物 每份质量0.030~0.035g 2. 装置安装 注意赶尽橡皮管和量气管内的气泡 小试管的塞子要塞紧 3. 检查装置的气密性 将漏斗上下移动一段距离，若量气管内液面随之有明显上升或下降，说明装置漏气 实验要点 4. 气体常数R的测定 3cm3硫酸，切勿使酸沾污试管壁 镁条用甘油湿润后可贴于试管内壁，不得与酸接触 反应前再次检查装置气密性 量气管初始读数V1不能太大，控制V110cm3 反应完成后，待反应试管冷却至室温后才能读数，并保持3分钟不变（若结果始终不能一致，则本次实验失败） 记录室温T，由气压计读出当时大气压p0 量气管的读数 4. 实验步骤 1. 镁条的称取 准确称取三份已擦去表面氧化物的镁条，每份质 量0.030~0.035g 2. 装置安装 注意赶尽橡皮管和量气管内的气泡 小试管的塞子要塞紧 3. 检查装置的气密性 将漏斗上下移动一段距离，若量气管内液面随之有明显上升或下降，说明装置漏气 实验步骤 4. 气体常数R的测定 取下反应试管，用长颈漏斗注入3 cm3 3mol?dm-3硫酸。注意切勿使酸沾污试管壁 把镁条用甘油湿润后贴于试管内壁，不得使镁条与酸接触。重新把反应试管接上塞紧。再次检查装置气密性 上下移动漏斗，使漏斗液面与量气管液面保持同一水平，记下量气管液面位置V1 注意：V1不能太大，应控制V110cm3 实验步骤 4. 气体常数R的测定 将试管底部略微抬高，酸与镁条接触迅速反应 反应完毕，待反应试管冷却至室温后，再次移动漏斗，使其液面与量气管内液面处于同一水平，记录量气管中液面位置V2。3分钟后，再记录液面位置，直至两次读数一致（若两次结果始终不能一致，则本次实验失败） 记录室温T，由气压计读出当时大气压p0 5. 数据处理 分别计算6次实验结果，取平均值 最终结果保留3位有效数字 6. 问题与讨论 实验中检查体系气密性的根据是什么？为什么要检查气密性？ 读取量气管内液面刻度时，为何要使量气管和小漏斗液面保持同一水平面？ 反应前量气管液面上部及试管内封入的气体对实验有否影响？为什么？ 反应后，可能会有部分水从漏斗溢出，对实验有否影响？为什么？ 若镁条过重或量气管中水所占体积不大，对实验会造成什么影响？ 计算公式推导 假设：环境温度T、气压p0保持不变 研究体系 反应前：量气管内封闭的空气(p1)、水蒸气(pH2O)，总体积V1 反应后：空气(p2)、水蒸气(pH2O)、反应生成的H2(pH2)，总体积V2 基本方程 p1 + pH2O = p0 (1) p2 + pH2O + pH2 = p0 (2) p1V1 = p2V2 (3) pH2 V2 = nH2 RT (4) 计算公式推导 将(2)代入(4) nH2 RT = (p0 - pH2O - p2)V2 = (p0 - pH2O)V2 - p2V2 将(3)代入上式 nH2 RT = (p0 - pH2O)V2 - p1V1 将(1)代入上式 nH2 RT = (p0 - pH2O)V2 - (p0 - pH2O)V1  = (p0 - pH2O)(V2 - V1) = (p0 - pH2O)??V ? * * *