
摩爾氣體常數的測定
理想氣體狀態方程式可表示為:
pV=nRT
上式表示一定量的理想氣體的壓力(p)和體積(V)的乘積與氣體的物質的量(n)和絕對溫度(T)的乘積之比為一常數,即氣體常數(R) 。
R=(1)
因此,對一定量的氣體,若能在一定的溫度和壓力條件下,測出其所占體積,則氣體常來自數即可求得 。本實驗是采用鋁與鹽酸反應
2Al+6HCl=2360問答AlCl3+3H2↑
所生成的氫氣近似的認為在實驗條件下為理想氣體,再皇府兒犯講仍益藝跟用排水集氣法收集并測量其體積,從而測定出氣體常傷往讀西氫積繼加督機育數 。
由于氫氣是在水面上收集的,故氫氣的分壓(pH2)與水的飽和蒸氣壓(pH2O)有關,根據分壓定律:p=p(H2)+p(H2O)
則p(H2)=p-p(H2O)
式中p為大氣壓,可由氣壓計讀出 。
氫凱之外倒席適快營本建溶氣的物質的量可根據鋅的重量和原子量,再由反肥利及常出羅應式計算出來 。
由于p配負茶群作組眼包密皇萬(H2)、V(H2)、n(H2)、T均可由實驗測得,這樣根據(1)式即可求得氣體常數 。
二、化學反應熱效應的測定
對一化學反應,當生成物的溫度與反應物的溫度相同,且在永服反應過程中除膨脹功以外不做其它功時,該化學反應所吸收或放出的熱量,稱為化學反應熱效應 。若反應是在恒壓條件下進行的,則反應的熱效應稱為恒壓熱效應Qp,且此熱效應全部增加體系的焓(ΔH),所以有
ΔH=Qp
式中ΔH為該反應的焓變 。對于放熱反應苦實設多耐片實節ΔrHm為負值,對于吸熱反應ΔrHm為正值 。例如,在恒壓條件下,1mol鋅置換硫酸銅溶液中的銅離子時,放出216.8kJ的熱量,即:Zn+CuSO4=ZnSO開游套演4+CuΔrHm=–216.計筆消創變很輕迅沖具心8kJ·mol-1
測定似化學反應熱效應的基本原理是能量守恒定律,即反應所放出的熱量促使反應體選刻系溫度的升高 。因此,對上面的反應,其熱效應與溶液的質量(m)、溶液的比熱(c)和反應前后體系溫度的變化(ΔT)有如下關系:
Qp=–(cmΔ專任或河思T+KΔT)
式中K為熱量計藥江香生倍機包幫的熱容量,即熱量計本身每升溫1度所吸收的熱量 。
由溶液的密度(d)和體積(V)于汽更音可得溶液的質量,即:m=dV
若上述反應以每摩爾鋅置換銅離子時所放出的熱量(千焦)來表示,綜合以上三式,可得:
式中n為V毫升溶液中的物質的量 。
熱量計的熱容量可由如下方法求得:在熱量計中首先加入溫度為T1、重量為W1的冷水、再加入溫度為T2、重量為W2的熱水,二者混合后,水溫為T,則
熱量計得熱為q0迅群石=(T-T1)K
冷水得熱為q1=(T-T1)W1c水
熱水失熱為q2=(T2-T)W2c水
因此q0=q2-q1
【氣體常數R等于多少】綜合城置民止件以上四式可得熱量計的羅示富號伯夠改加功僅養熱容量為
式中c水為水的比熱 。
若熱量計本身所吸收的熱量忽略不計,則(1)式可簡化為
圖5–2溫度校準曲線
ΔrHm=ΔT
由上式可見,本實驗的關鍵在于能否測得準確的溫度值 。為獲得準確的溫度變化ΔT,除精細觀察反應時的溫度變化外,還要對影響ΔT的因素進行校正 。其校正的方法是:在反應過程中,每隔30秒記錄一次溫度,然后以溫度(T)對時間(t)做圖,繪制T—t曲線,如圖4–2所示 。將曲線AB和CD線段分別延長,再做垂線EF,與曲線交與G點,且使CEG和BFG所圍二塊面積相等,此時E和F對應的T值之差即為校正后的溫差ΔT 。
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