普适气体恒量的测定

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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。将密度代入克拉珀龙方程，则有因此，只要测出p、T、μ、ρ、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

2、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T。然后由公式求出此时容器中空气密度ρ。把p、T、ρ、μ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ρ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：16℃当天大气压强：po=759毫米汞柱标准状态下的空气密度：p=1239克／米3空气μ值：29.34克／摩尔R=8.418≈8.42(J／mo

3、l.K)（一）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(1)式中F为法拉第常数。A´／n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，则Q=It（2）代入克拉珀龙方程可求得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，

4、即可求出R。[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（50Ω、1.5A)，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(pt)。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

5、、密度为1.84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。3.

6、测量封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

7、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，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，l毫米汞柱=133.3帕（取四位有效数字），法拉第常数F取9.65×104库仑/摩尔，氢气、氧气的摩

8、尔质量分别为0.002千克／摩尔、0.032千克/摩尔，化学当量：氢为0.001千克／摩尔，氧为0.008千克/摩尔，其它单位如表。