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摩尔气体常数的测定VIP免费

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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:nH2mH2MH2mMgMMg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:pH22ppH2O(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...

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