置换法测定摩尔气体常数R.ppt

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,分析天平 量气管(50cm3)，橡皮管，小试管，蝴蝶夹 镁条，H2SO4(3moldm-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0.0300.035g 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0.0300.035g 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 3moldm-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