水准管和量气管的使用（气体摩尔体积的测定）

气体摩尔体积的测定

1、实验原理：

Vm = V / n

在一定温度下，用一定量的镁条和足量稀硫酸反应，测定产生气体的体积，从而就能根据上述公式求出该温度下气体的摩尔体积。

Mg+H2SO4=MgSO4+H2↑

2、实验仪器：

上图是两种对化学反应中产生的气体进行体积测定的装置，左图装置由Y形管和量气管和水准管组成。Y形管与量气管直接相连，量气管与水准管通过橡皮管相连，水准管用来调节液面的高度。

3、实验步骤：

（1）如上图装配好实验装置，做好气密性检查：

从水准管注入水，待水准管和量气管液面相平后，停止注水，连接装置，将水准管放低（或提起），若两侧高度差没有变化，说明气密性良好。

（2）取下Y形管，将25ml量气管与水准管固定在滴定管架上（水准管较高），向水准管中注水至量气管中的液面在0~1.00ml之间。

（3）量取5ml 1mol/L硫酸，倒入Y形管一个支管中。

（4）用砂纸打磨掉镁带表面的氧化物，用电子天平称取0.0150-0.0250g镁带（精确至0.0001g），把准确数值记录于表格中。

（5）将Y形管与装置连接，调节水准管使两边液面相平，液面在0~1.00ml之间，记录初读数V1。

（6）倾斜Y形管，使硫酸全部流入镁带的支管中进行反应，反应结束后，冷却至室温，调节水准管使得两边液面相平，读取量气管内液面，记录终读数V2。

（7）将计算后的氢气体积填入表格。

（8）重复上述操作进行多次试验。

5、误差分析：

测量过程都会产生一定的偏差，偏差始终存在于科学实验和测量的结果中，偏差是测量值与真值之差，通常真值只是一个理想的概念，一般无法得到，通常用一个参考值代替。

（1）绝对偏差和相对偏差：

a、绝对偏差：测定值和真值之间的偏差叫绝对偏差。

绝对偏差 = 测定值一真值

b、相对偏差：绝对偏差在参考值（算术平均值）中所占的百分率。

【注意】

a、两者的绝对偏差的绝对值相等，不能说两者的准确度相同，因为它们的真值不同，表示定量测定准确度应该用相对偏差的概念。

b、绝对偏差和相对偏差都有正值和负值，正值表示测定结果偏大，负值表示测定结果偏小。

（2）系统偏差和偶然偏差：

由于测定方法所限，仪器和试剂所产生的偏差叫系统偏差。例如气体摩尔体积测定仪中气体没有干燥。系统偏差的特征是有确定的方向性，例如一个班级的平行实验组偏差都偏高或偏低，这是系统偏差的结果。

由偶然因素引起的偏差，叫偶然偏差。如测定者视觉的不稳定性，外界温度、气压的变化等。在相同条件下，进行多次测量，偶然偏差出现的正和负保持不变，增加测定次数求平均值的目的是减小偶然偏差。

（3）如何减小偏差

a、对照试验：用已知特征量的标准试样，按同样的方法进行测定，以检查仪器是否正常，操作是否正确，以减小系统偏差。

b、空白试验：在不加试样的情况下，按同样的方法测量得到的结果叫空白值，将试样的测定值扣除空白值，这也是减小系统偏差的方法。

c、平行试验：在相同条件，做多次测定取平均值，可减小偶然偏差。

评价：气体摩尔体积的测定属于老版本定量实验中不太重要的一个，目前来看地位有所提高，重点在于读数时候（冷却至室温——调节两管高度相平——读数），以及两管液面高低不一致的时候，会导致所测出气体体积偏大还是偏小。