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1、置换法测定摩尔置换法测定摩尔气体常数气体常数R 1.实验目的实验目的l熟练掌握理想气体状态方程在多组分混合气体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条件下的应用l掌握气体分压定律掌握气体分压定律l练习测量气体体积的操作和分析天平的使用练习测量气体体积的操作和分析天平的使用2.基本原理基本原理lpV=nRT，已知，已知p、V、n、T，可计算，可计算RlMg+H2SO4=MgSO4+H2lMg质量已知，质量已知，H2SO4过量，则过量，则H2物质的量物质的量n可确定可确定l用量气管测定用量气管测定H2的的有效体积有效体积Vl测定温度测定温度T和大气压强和大气压强p0，计算，计算H2分
2、压分压p3.仪器和药品仪器和药品l分析天平分析天平l量气管量气管(50cm3)，橡皮管，小试管，蝴蝶夹，橡皮管，小试管，蝴蝶夹l镁条，镁条，H2SO4(3moldm-3)，甘油，甘油4.实验要点实验要点l1.镁条的称取镁条的称取l擦去镁条表面的氧化物擦去镁条表面的氧化物l每份质量每份质量0.0300.035gl2.装置安装装置安装l注意赶尽橡皮管和量气管内注意赶尽橡皮管和量气管内的气泡的气泡l小试管的塞子要塞紧小试管的塞子要塞紧l3.检查装置的气密性检查装置的气密性l将漏斗上下移动一段距离，将漏斗上下移动一段距离，若量气管内液面随之有明显若量气管内液面随之有明显上升或下降，说明装置漏气上升或下
3、降，说明装置漏气实验要点实验要点l4.气体常数气体常数R的测定的测定l3cm3硫酸，硫酸，切勿使酸沾污试管壁切勿使酸沾污试管壁l镁条用甘油湿润后可贴于试管内壁，不得与酸接触镁条用甘油湿润后可贴于试管内壁，不得与酸接触l反应前反应前再次检查装置气密性再次检查装置气密性l量气管初始读数量气管初始读数V1不能太大，控制不能太大，控制V110cm3l反应完成后，待反应试管反应完成后，待反应试管冷却至室温冷却至室温后才能读数，后才能读数，并保持并保持3分钟不变（若结果始终不能一致，则本次分钟不变（若结果始终不能一致，则本次实验失败）实验失败）l记录室温记录室温T，由气压计读出当时大气压，由气压计读出当时
4、大气压p0量气管的读数量气管的读数4.实验步骤实验步骤l1.镁条的称取镁条的称取l准确称取三份已擦去表面氧准确称取三份已擦去表面氧化物的镁条，每份质化物的镁条，每份质 量量0.0300.035gl2.装置安装装置安装l注意赶尽橡皮管和量气管内注意赶尽橡皮管和量气管内的气泡的气泡l小试管的塞子要塞紧小试管的塞子要塞紧l3.检查装置的气密性检查装置的气密性l将漏斗上下移动一段距离，将漏斗上下移动一段距离，若量气管内液面随之有明显若量气管内液面随之有明显上升或下降，说明装置漏气上升或下降，说明装置漏气实验步骤实验步骤l4.气体常数气体常数R的测定的测定l取下反应试管，用长颈漏斗注入取下反应试管，用长
5、颈漏斗注入3 cm3 3moldm-3硫酸。硫酸。注意切勿使酸沾污试管壁l把镁条用甘油湿润后贴于试管内壁，不得使镁条与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。酸接触。重新把反应试管接上塞紧。再次检查装置气密性l上下移动漏斗，使漏斗液面与量气管液面保持同一上下移动漏斗，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水平，记下量气管液面位置V1l注意：注意：V1不能太大，应控制不能太大，应控制V110cm3实验步骤实验步骤l4.气体常数气体常数R的测定的测定l将试管底部略微抬高，酸与镁条接触迅速反应将试管底部略微抬高，酸与镁条接触迅速反应l反应完毕，待反
6、应试管反应完毕，待反应试管冷却至室温后，再次移动漏后，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量气管中液面位置V2。3分钟后，再记录液面位置，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）本次实验失败）l记录室温记录室温T，由气压计读出当时大气压，由气压计读出当时大气压p05.数据处理数据处理l分别计算分别计算6次实验结果，取平均值次实验结果，取平均值l最终结果保留最终结果保留3位有效数字位有效数字6.问题与讨论问题与讨论l实验中检查体系气密
7、性的根据是什么？为什么要检查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？气密性？l读取量气管内液面刻度时，为何要使量气管和小漏斗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？液面保持同一水平面？l反应前量气管液面上部及试管内封入的气体对实验有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？否影响？为什么？l反应后，可能会有部分水从漏斗溢出，对实验有否影反应后，可能会有部分水从漏斗溢出，对实验有否影响？为什么？响？为什么？l若镁条过重或量气管中水所占体积不大，对实验会造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？成什么影响？计算公式推导计
8、算公式推导l假设：环境温度假设：环境温度T、气压、气压p0保持不变保持不变l研究体系研究体系l反应前：量气管内封闭的空气反应前：量气管内封闭的空气(p1)、水蒸气、水蒸气(pH2O)，总体积，总体积V1l反应后：空气反应后：空气(p2)、水蒸气、水蒸气(pH2O)、反应生成的、反应生成的H2(pH2)，总体，总体积积V2l基本方程基本方程lp1+pH2O=p0(1)lp2+pH2O+pH2=p0(2)lp1V1=p2V2(3)lpH2 V2=nH2 RT(4)计算公式推导计算公式推导l将将(2)代入代入(4)lnH2 RT=(p0-pH2O-p2)V2=(p0-pH2O)V2-p2V2l将将(3)代入上式代入上式lnH2 RT=(p0-pH2O)V2-p1V1l将将(1)代入上式代入上式lnH2 RT=(p0-pH2O)V2-(p0-pH2O)V1 =(p0-pH2O)(V2-V1)=(p0-pH2O)Vl