实验三　摩尔气体常数的测定

【实验目的】

（1）掌握一种测定摩尔气体常数的方法。

（2）熟悉分压定律与理想气体状态方程的应用。

（3）练习分析天平的使用与测量气体体积的操作。

【实验原理】

通过测量锌片与过量的稀盐酸反应生成氢气的体积可以计算出气体常数R的数值。反应方程式为：

Zn（s）+2HCl（aq）ZnCl2（aq）+H2（g）

在一定的温度和压力下，测出放出气体的体积（V）。

由于收集中的H2中含有水蒸气，则需查此实验温度下水的饱和蒸气压。根据分压定律，则

式中　p——气体的压力或分压，Pa；

——水的饱和蒸气压，Pa；

n——气体的物质的量，mol；

T——气体的温度，K；

R——摩尔气体常数，J·mol-1·K-1。

【实验仪器与试剂】

仪器：电子天平，气压计，测定气体常数装置。

试剂：HCl（6mol·L-1）。

其它：砂纸，纯锌片。

【实验步骤】

①准确称取0.07～0.09g范围内的锌片，称量前应用砂纸擦去锌片表面氧化膜。

②按图2-1装置图连接好反应装置，先不连接反应管活塞，向水平管中加水，使水的体积在总体积的1/3～2/3范围内，使量气管、胶管充满水，量气管水位略低于“0”刻度，然后把水平管固定。

③通过长颈滴管向反应管中注入3mL6mol·L-1的HCl溶液（将滴管移出反应管时，不能让酸液沾在试管壁上），将锌片挂在塑料钩上（不和HCl反应），将反应管固定，塞紧橡皮塞。

④检查反应装置是否漏气：将水平管上下移动，观察其内的水面变化。若开始时水平管水面有变化而后保持不变，说明系统不漏气。如果水平管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，特别要检查反应管与量气管之间的橡胶管是否老化，直至不漏气为止。

⑤调整水平管的液面和量气管液面在同一水平面位置，然后准确读出量气管内水的弯月面最低点的读数V1，要求读准至±0.01mL。松开铁夹，使锌片落入酸中。为了不使量气管内因气压增大而引起漏气，在液面下降的同时应慢慢向下移动水平管，保持量气管中水面与反应管中水面一同下降，量气管受的压力和外界大气压相同。

反应结束后，仍保持水平管液面和量气管液面处在同一水平面上。待反应管冷却至室温（约需10多分钟），记下反应后量气管内水面的精确读数V2。平行测定3次。

⑥记下室温和大气压数据，并在附录二中查出室温时水的饱和蒸气压。

【数据记录与处理】

数据记录于表2-1。

注：量气管读数精确至0.01mL；计算R值并作误差分析与讨论。

【思考题】

（1）分析可造成实验误差大的影响因素，其中最重要的是什么？

（2）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？

（3）反应完毕，未等试管冷却到室温即进行体积读数，会有什么影响？

【注意事项】

（1）实验前检查装置的气密性。

（2）实验完成后要等气体冷却到室温后再读数。