实验六　气体常数的测定

【实验目的】

1.加深理解气体状态方程和分压定律。

2.练习测定摩尔气体常数的微型实验操作。

3.进一步学习使用分析天平。

4.了解气压计，掌握正确的使用方法。

【实验原理】

根据理想气体状态方程式：pV=nRT，通过测定，可求得气体常数R的数值。

本实验通过测定一定质量的金属镁和稀硫酸反应置换出氢的体积，计算气体常数R的数值。

反应为：

如果准确称取一定质量的镁条m，使之与过量的稀硫酸作用，在一定温度和压力下测出氢气的体积V。氢气的分压为实验时大气压减去该温度下水的饱和蒸气压：

氢的物质的量n可由镁条质量求得。

将以上各项数据代入理想气体状态方程式中，可求得气体常数R的数值。公式为：

【仪器与试剂】

1.仪器　电子天平、量气管（或50mL碱式滴定管）、玻璃漏斗、试管、铁架台、砂纸、镁条。

2.试剂　H2SO4（3mol·L-1）、乙醇。

【实验步骤】

1.镁条处理

取两条重0.03～0.04g的镁条，用砂纸擦掉表面氧化膜，用水漂洗干净，再用乙醇漂洗，晾干。

2.称量镁条

用电子天平准确称出两份已经擦掉表面氧化膜的镁条，每份重约0.03g为宜。

3.检查系统

按图3-1将反应装置连接好，先不接反应管，从漏斗加水使量气管、胶管充满水，量气管水位略低于“0”刻度。上下移动漏斗，以赶尽附在量气管和胶管内壁的气泡。然后，接上反应管检查系统的气密性：将漏斗向上或向下移动一段距离后停下，若开始时漏斗水面有变化而后维持不变，说明系统不漏气。如果漏斗内的水面一直在变化，说明与外界相通，系统漏气，应检查接口是否严密，直至不漏气为止。

4.测量氢气体积

从装置取下试管，调整漏斗的高度，使量气管中水面略低于“0”刻度。用量筒取3mol·L-1的H2SO4 约3mL，倒入试管中。将镁条蘸少量水后贴在没沾酸的试管内壁的上部，将试管安装好。塞紧塞子后再检查一次系统，确保不漏气。

移动漏斗使漏斗中液面和量气管液面在同一水平面位置，记录液面位置。左手将试管底部略微抬高，使镁条进入酸中。右手拿着漏斗随同量气管水面下降，保持量气管中水面与漏斗中水面在同一水平面位置，量气管受的压力和外界大气压相同。

反应结束后，保持漏斗液面和量气管液面处在同一水平面上。过一段时间记下量气管液面高度，过1～2min再读一次，如果两次读数相同，表明管内温度与室温相同。记下室温和大气压数据。

取下试管，换另一片镁条重复实验一次，如实验结果误差较大，经指导教师同意可再重复实验一次。

【数据处理与结论】

见表3-3。

【注意事项】

1.镁条的质量应根据量气筒的体积，从理论上计算得出，用量不当会导致实验失败。

2.用多用滴管加盐酸时，不能沿试管壁流下，应伸到底部加。反应后静置5min，把气泡赶到上层空间。

3.水的饱和蒸气压数据可查阅附录3。

4.温度应在水溶液中测量。

【思考题】

1.读取液面位置时，为何要使量筒和漏斗中的水面保持同一水平面？

2.反应过程中，如果由量气管压入漏斗的水过多而溢出，对实验结果有无影响？

3.如果没有擦净镁条的氧化膜，对实验结果有什么影响？

4.如果没有赶尽量气管中的气泡，对实验结果有什么影响？