摩尔气体常数的测定一、实验目的1.了解一种测定摩尔气体常数的方法。2.熟悉分压定律与气体状态方程的应用。3.练习分析天平的使用与测量气体体积的操作。二、实验原理气体状态方程式的表达式为：pV＝nRT＝(1)mMrRT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：8.31Pa·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)*ΔrHm298(2)＝-466.85(kJ·mol-1)第1页[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：nH2mH2MH2mMgMMg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与的，根据分压定律，氢气的分压pH，应是混合气体的总压p（以2100Kpa计）与水蒸气分压pHO之差：pH22ppH2O（3）将所测得的各项数据代入式（1）可得：三、实验用品仪器：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1，水准瓶2，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、实验内容图1摩尔气体常数测定装置量气管的容量不应小于50mL，读数可估计到0.01mL或0.02mL。可用碱式滴定管代替。本实验中用短颈（或者长颈）漏斗代替水准瓶。第2页121.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(也可由实验室教师预备)。镁条质量以0.0300～0.0400g为宜。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±0.0001g。2.仪器的装置与检查按图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与量气管内壁的气泡，然后塞紧量气管的橡皮塞。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)移动图2镁条贴在试管壁上半部一段距离，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(注意橡皮塞及导气管间连接是否紧密)。务必使装置不再漏气，然后将水准瓶放回检漏前的位置。3.金属与稀酸反应前的准备取下反应用试管，将4～5mL3mo1·L-1H2SO4溶液通过漏斗注入试管中(将漏斗移出试管时，不能让酸液沾在试管壁上！为什么？)。稍稍倾斜第3页试管，将已称好质量(勿忘记录)的镁条按压平整后蘸少许水贴在试管壁上部，如图2所示，确保镁条不与硫酸接触，然后小心固定试管，塞紧(旋转)橡皮塞(动作要轻缓，谨防镁条落入稀酸溶液中)。再次检查装置是否漏气。若不漏气，可调整水准瓶位置，使其液面与量气管内液面保持在同一水平面，然后读出量气管内液面的弯月面最低点读数。要求读准至±0.01mL，并记下读数（为使液面读数尽量准确，可移动铁圈位置，设法使水准瓶与量气管位置尽量靠近）。4.氢气的发生、收集与体积的量度松开铁夹，稍稍抬高试管底部，使稀硫酸与镁条接触（切勿使酸碰到橡皮塞）；待镁条落入稀酸溶液中后，再将试管恢复原位。此时反应产生的氢气会使量气管内液面开始下降。为了不使量气管内因气压增大而引起漏气，在液面下降的同时应慢慢向下移动水准瓶，使水准瓶...
