普适气体恒量的测定

1、普适气体恒量的测定这里介绍两种测定方法，实验者可以根据具体条件加以选择。（一）用一定质量的空气测p、T、p法设计思想因为克拉珀龙方程pV =MRT在温度不太低、压强不太大的条件下，对一切气体都适用。因此，可以采用 混合气体空气作为实验中的理想气体来测定普适气体恒量。将密度J = M代入克拉珀龙方程，则有VP卩T7因此，只要测出p、T、卩、p、即可求得普适气体恒量 R值。实验所用仪 器简单，取材、操作比较方便，一般情况下实验相对误差小于10%。实验器材U形气压计，锥形烧瓶，温度计，打气筒，福廷式气压计（公用），玻璃三通管，铁架台及烧瓶夹，胶管。实验方法图 3-81实验可采用图3-81所示装置。实

2、验时，首先用打气筒向容器打入空气。从 U形压强计读出瓶内空气压强 p，由温度计读出实验室室温t，求得To然后由公 式P0 _ PTo '。 T?求出此时容器中空气密度P 把p、T、p、卩代入公式即可求得R值改变烧瓶中气体的压强P和气体密度p值，重复前面的步骤，再求得 R值 把二次R值的平均值R作为实验值。实验结果示例室温：16C当天大气压强：p。=759毫米汞柱标准状态下的空气密度：p=1239克/米3空气卩值：29.34克/摩尔其验次数祖内純体压强P瓶内空久密度Q/?=TP第一枕766.5 m* 1.014 X101223.0s/m38,417第二次775* 0mmHg»

3、1 * 033 X10 3 帕125.5g/ ma8.颂R=8.4188.42（J /mol. K）（二）电解水法设计思想根据克拉珀龙方程，用直接测出在某一状态下气体质量的方法进行实验，测定R值，在目前中学条件下是有一定困难的。而如果采用电解水的方法，就能够在封闭的集气管里获得一定质量的氧气和氢气，它们的质量可以由法拉第电解第一定律和第二定律计算得出，即1AhmHQ)m。1 & Q F n。F m式中F为法拉第常数。A'/i为氢（或氧）的化学当量。Q为电解时通过电解液 的电量。测出电解时电路中的电流强度 I及电解时间t，贝U(2)Q=lt代入克拉珀龙方程可求得R-1pV nFT

4、 Alt用常规方法测量出电解后从电极上析出的氢气（或氧气）的状态参量p、V、T，即可求出Ro实验器材电解水器，架台及蝶式滴定夹，学生电源，直流安培计，滑线变阻器（50Q、1.5 A，单刀开关、导线，秒表，福廷式气压计（公用），电解仪器的电极 材料用铂（p t）。为减少测定气体压强的困难，贮液漏斗与集气管之间用乳胶管 连接。实验方法按图3-82所示，将电解水容器竖直地固定在架台上，贮液漏斗与集气管阀 门等高。把水注入贮液漏斗，除两支集气管中注满水外，贮液漏斗也要贮存一些 水。由于纯水的电阻较大，电解速度较慢，可在蒸馏水中加入少量硫酸以增加水 的导电能力，（每100毫升水中注入5-6毫升、密度为1

5、.84克/毫升的浓硫酸）。 把电解水器的两个电极、滑线变阻器 R、安培计（mA）、开关K及学生电源E按图 3-83所示电路连接好。图 3-82图 3-831 关闭集气管上的阀门，实验测试之前预先电解 3-5分钟，同时调节好电 路中的电流强度。电解时的电流强度不小于 0.3安培。2。打开阀门，放掉集气管中的气体，让水重新注满集气管后，即可开始正式实验，闭合开关K，同时用秒表开始计时。电解过程中，注意保持电流强度 I 的稳定性，若有偏离应及时调整。当在负极上析出的氢气约有20毫升时即可切断电源。记下电解时间t O3. 测量圭寸闭在集气管中的氢气（或氧气）的状态参量 p、V、T。测量方法： 从支架上

6、取下贮液漏斗移至集气管旁，并使贮液漏斗的液面分别与两支集气管中 的液面等高，此时，集气管中的气体压强p就等于当时的大气压强。集气管液面 上方的容积就是氢气（或氧气）在该压强下的体积 V,其数值可以从集气管上的 刻度直接读出。气体的温度T就是实验时的室温。实验时的大气压强p由福廷式 气压计测定。4 。交换正、负电极重复上述实验注意事项1 向集气管中注水时，应该使水面略高于阀门，以保证集气管中不留存气 体，乳胶管中不能有气泡。为防止电解时水溢出漏斗，贮液漏斗中贮存的水不要 太多。2 .为便于在电解过程中用滑动变阻器调整电流强度，电解时电压可高一些。3.交换正、负电极重复实验时，也要预先进行电解。预

7、先电解除了调整电 流强度外，还能把电解液里的某些杂质沉积起来，并使氢气（或氧气）在水中的 溶解度达到一定的数值，以减小实验误差。实验结果示例下表为在不同条件下所进行的几次实验结果。可以看出，气压P温度T电解条件< mmHg<X10 5Pa)(r)(K)1( )7591.01335-8308. E0,300510752.61.00325.529S.50.30051076&；61.02511.6284-60.300600777.11.0362,5275*50*300600气体体积厅实验皓果(10-讨)(J/mol- K)误垦®2（%）'(J/mol *K)21.510.78.307.18,8620.610.2&+735.18.651322,010,78*502*38.2620-7to-i8.350”5834实验误差在允许范围之内。实验数据处理时，要统一用国际单位制，I毫米汞柱