普適氣體恒量的測定

1、普適氣體恒量的測定這里介紹兩種測定方法，實驗者可以根據(jù)具體條件加以選擇。（一）用一定質量的空氣測p、T、p法設計思想因為克拉珀龍方程pV =MRT在溫度不太低、壓強不太大的條件下，對一切氣體都適用。因此，可以采用 混合氣體空氣作為實驗中的理想氣體來測定普適氣體恒量。將密度J = M代入克拉珀龍方程，則有VP卩T7因此，只要測出p、T、卩、p、即可求得普適氣體恒量 R值。實驗所用儀 器簡單，取材、操作比較方便，一般情況下實驗相對誤差小于10%。實驗器材U形氣壓計，錐形燒瓶，溫度計，打氣筒，福廷式氣壓計（公用），玻璃三通管，鐵架臺及燒瓶夾，膠管。實驗方法圖 3-81實驗可采用圖3-81所示裝置。實

2、驗時，首先用打氣筒向容器打入空氣。從 U形壓強計讀出瓶內空氣壓強 p，由溫度計讀出實驗室室溫t，求得To然后由公 式P0 _ PTo '。 T?求出此時容器中空氣密度P 把p、T、p、卩代入公式即可求得R值改變燒瓶中氣體的壓強P和氣體密度p值，重復前面的步驟，再求得 R值 把二次R值的平均值R作為實驗值。實驗結果示例室溫：16C當天大氣壓強：p。=759毫米汞柱標準狀態(tài)下的空氣密度：p=1239克/米3空氣卩值：29.34克/摩爾其驗次數(shù)祖內純體壓強P瓶內空久密度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.頌R=8.4188.42（J /mol. K）（二）電解水法設計思想根據(jù)克拉珀龍方程，用直接測出在某一狀態(tài)下氣體質量的方法進行實驗，測定R值，在目前中學條件下是有一定困難的。而如果采用電解水的方法，就能夠在封閉的集氣管里獲得一定質量的氧氣和氫氣，它們的質量可以由法拉第電解第一定律和第二定律計算得出，即1AhmHQ)m。1 & Q F n。F m式中F為法拉第常數(shù)。A'/i為氫（或氧）的化學當量。Q為電解時通過電解液 的電量。測出電解時電路中的電流強度 I及電解時間t，貝U(2)Q=lt代入克拉珀龍方程可求得R-1pV nFT

4、 Alt用常規(guī)方法測量出電解后從電極上析出的氫氣（或氧氣）的狀態(tài)參量p、V、T，即可求出Ro實驗器材電解水器，架臺及蝶式滴定夾，學生電源，直流安培計，滑線變阻器（50Q、1.5 A，單刀開關、導線，秒表，福廷式氣壓計（公用），電解儀器的電極 材料用鉑（p t）。為減少測定氣體壓強的困難，貯液漏斗與集氣管之間用乳膠管 連接。實驗方法按圖3-82所示，將電解水容器豎直地固定在架臺上，貯液漏斗與集氣管閥 門等高。把水注入貯液漏斗，除兩支集氣管中注滿水外，貯液漏斗也要貯存一些 水。由于純水的電阻較大，電解速度較慢，可在蒸餾水中加入少量硫酸以增加水 的導電能力，（每100毫升水中注入5-6毫升、密度為1

5、.84克/毫升的濃硫酸）。 把電解水器的兩個電極、滑線變阻器 R、安培計（mA）、開關K及學生電源E按圖 3-83所示電路連接好。圖 3-82圖 3-831 關閉集氣管上的閥門，實驗測試之前預先電解 3-5分鐘，同時調節(jié)好電 路中的電流強度。電解時的電流強度不小于 0.3安培。2。打開閥門，放掉集氣管中的氣體，讓水重新注滿集氣管后，即可開始正式實驗，閉合開關K，同時用秒表開始計時。電解過程中，注意保持電流強度 I 的穩(wěn)定性，若有偏離應及時調整。當在負極上析出的氫氣約有20毫升時即可切斷電源。記下電解時間t O3. 測量圭寸閉在集氣管中的氫氣（或氧氣）的狀態(tài)參量 p、V、T。測量方法： 從支架上

6、取下貯液漏斗移至集氣管旁，并使貯液漏斗的液面分別與兩支集氣管中 的液面等高，此時，集氣管中的氣體壓強p就等于當時的大氣壓強。集氣管液面 上方的容積就是氫氣（或氧氣）在該壓強下的體積 V,其數(shù)值可以從集氣管上的 刻度直接讀出。氣體的溫度T就是實驗時的室溫。實驗時的大氣壓強p由福廷式 氣壓計測定。4 。交換正、負電極重復上述實驗注意事項1 向集氣管中注水時，應該使水面略高于閥門，以保證集氣管中不留存氣 體，乳膠管中不能有氣泡。為防止電解時水溢出漏斗，貯液漏斗中貯存的水不要 太多。2 .為便于在電解過程中用滑動變阻器調整電流強度，電解時電壓可高一些。3.交換正、負電極重復實驗時，也要預先進行電解。預

7、先電解除了調整電 流強度外，還能把電解液里的某些雜質沉積起來，并使氫氣（或氧氣）在水中的 溶解度達到一定的數(shù)值，以減小實驗誤差。實驗結果示例下表為在不同條件下所進行的幾次實驗結果?？梢钥闯?，氣壓P溫度T電解條件< 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氣體體積廳實驗皓果(10-討)(J/mol- K)誤墾®2（%）'(J/mol *K)21.510.78.307.18,8620.610.2&+735.18.651322,010,78*502*38.2620-7to-i8.350”5834實驗誤差在允許范圍之內。實驗數(shù)據(jù)處理時，要統(tǒng)一用國際單位制，I毫米汞柱