实验五金属镁的相对原子量测定(3学时)(精)

实验五 金属镁的相对原子量测定（3学时）
一、实验目的
1.学会用置换法测定镁的相对原子量。

2.掌握理想气体状态方程和气体分压定律的应用。

3.掌握测量气体体积的基本操作技术及气压表的使用技术。

二、实验原理
镁与稀硫酸作用可按如下反应定量进行： Mg + H 2SO 4（稀）＝ MgSO 4 + H 2↑
反应中镁的物质的量(n Mg )与生成氢气的物质的量(2H n )之比等于1。

设所称取金属镁条的质量为m Mg ；镁的摩尔质量为M Mg 。

则：
1n M m 2H Mg
Mg
=： 即 2
H Mg Mg n m M =
镁的摩尔质量在数值上等于镁的相对原子量。

假设该实验中的气体为理想气体，则有： 式中：T 为实验时热力学温度；2H P 为氢气的分压；2H V 为置换出来的氢气的体积；R 为气体常数（8.314kPa·L·mol －
1·K －
1）。

由于实验中由量气管收集到的氢气是被水蒸气所饱和的，所以量气管内气体的压力是氢气的分压(2H P )与实验温度时水的饱和蒸气压的分压(O H 2P )的总和，并等于外界大气压（P ）。

即：
P=2H P +O H 2P 2H P ＝P -O H 2P 所以， 2
2H O H Mg Mg V )P (P RTm M ⋅-=
若2H V 的单位为mL ，则：3H O H Mg Mg 10V )P (P RTm M 2
2⨯⋅-=
三、仪器和试剂 (一)仪器
分析天平、50mL 量气管（或50mL 碱式滴定管）、漏斗、橡皮管、试管、铁架台、滴定管架、橡皮塞、量筒（10mL ）、铁环、气压计（公用）。

(二)试剂
镁条、H2SO4（2mol·L－1）。

四、实验内容
1.用分析天平准确称取两份已擦去表面氧化膜的镁条，每份重0.0280～0.0320g（称至0.0001g）。

2．按图7－1装配好仪器装置①，取下试管，从漏斗处注入自来水，使液面保持在量气管刻度0～10之间，上下移动漏斗以赶尽附着在胶管和量气管内壁的气泡，然后，把试管和量气管的塞子塞紧。

图7－1 测定镁相对原子量的装置
A．测定装置 B. 镁条放置
3．检查装置是否漏气。

将漏斗下移一段距离，并固定在一定位置上。

如果量气管中的液面只在开始时稍有下降，以后即维持恒定（须经过3～5min以上时间观察才能判断），便表明装置不漏气。

如果液面继续下降，则说明装置漏气。

这时就要检查各个接口处是否严密。

经过检查并改装之后，再重复试验，直至确保不漏气为止。

4．镁与硫酸作用前的准备。

取下试管，用一洁净的漏斗将2 mL H2SO4(2 mol·L－1)注入试管中(切勿使酸沾在试管上半部的壁上)，将镁条用水稍微湿润一下，贴放在试管上部②(切勿使镁条触及酸液)，固定试管，塞紧橡皮塞。

再按步骤3检查一次装置是否漏气。

若不漏气将漏斗移至量气管的右侧，使两者的液面保持同一水平，记下量气管中液面的位置。

5．氢气的发生、收集和体积的量度。

轻轻地摇动试管，使镁条落入H2SO4中，镁条和H2SO4反应放出氢气，这时反应产生的H2进入量气管中，将管中水压入漏斗内，为使量气管内气压不至于过大而造成漏气，在管内液面下降的同时，漏斗可相应地向下移动，使管内液
面和漏斗中液面大体上保持在同一水平上。

镁条反应完毕后，待试管冷至室温。

然后使漏斗与量气管的液面处于同一水平，记下液面位置。

稍等1～2min，再记录液面位置，如两次读数一致，表明管内气体温度已与室温相同。

用另一份镁条重复实验一次。

6.记录实验室的室温和大气压P。

7.从附录中查出室温下水的饱和蒸气压
P。

O
H2
五、数据记录和处理
注释
①本实验装置可以采用两支50mL碱式滴定管用橡皮管连接的装置，装置简单易行。

②在镁条的放置过程中，如果镁条长度大于试管直径，可将镁条轻微弯曲一下，然后用一洁净玻棒将镁条送入试管中，让镁条弯曲地卡在试管中，切勿与酸接触。

反应时，让酸与镁条接触反应，随着反应的进行，镁条变小进而滑入试管底部继续与酸反应。

此法可避免在反应前不小心将镁条抖入酸中。

思考题
1.本实验中检查漏气的操作原理是什么？如果装置漏气，对实验结果有何影响？
2.读取液面位置时，为什么要使量气管和漏斗中的液面保持在同一水平面上？
3.反应后试管未冷却就记录量气管中的液面刻度对实验结果有何影响？。