鎂相對原子質量的測定

上一篇 / 下一篇 2008-09-03 20:45:30/ 個人分類：實驗技術

1.概述

元素的相對原子質量是元素的平均原子質量與核素(核素是指具有相同數目質子和相同數目中子的一類原子)12C原子質量的1/12之比。用符號Ar(E)表示。A表示原子(atom)，r表示相對(relative)，說明元素的原子質量是相對的，E表示元素(element)。相對原子質量是無量綱的量。過去稱相對原子質量為原子量，目前仍有用此名稱的。從19世紀初道爾頓發表第一張原子量表，迄今已有一百多年的歷史，在這期間許多化學家致力于元素原子量的測定工作，嘗試過多種方法，上世紀和本世紀初主要利用化學分析方法。自1919年Aston F.W.(阿斯頓)創制質譜儀，并隨著質譜儀的不斷改進，利用質譜儀能精確測定元素相對原子質量，因此質譜法已逐漸取代化學法。

國際純粹和應用化學聯合會(IUPAC，International Union of Pure and AppliedChemistry)的下設機構無機化學部，設有原子量和同位素豐度委員會(Commisson onAtomic Weights and Isotopic Abundances)，此委員會每兩年發表一次報告書和Ar(E)表。報告書中說明變更某些元素相對原子質量的原因，解釋或給出原子量的定義等。

本實驗是利用化學法測定Ar(Mg)，原理如下：

金屬鎂能與HCl反應，置換出氫氣：

Mg+2HCl→MgCl2+H2↑

一定質量mMg的鎂條與過量的稀HCl作用，在一定溫度和壓力下，測量被置換出的氫氣體積V，由理想氣體方程式可算出氫氣的物質的量nH2：

式中pH2為氫氣分壓(單位Pa)，R為摩爾氣體常數R=8.314J/(mol·K)，T為實驗時的絕對溫度(單位K)。由于

nH2∶nMg=1∶1

鎂的摩爾質量MMg的數值即為它的Ar(Mg)。

2.實驗要求

(1)測定鎂的相對原子質量。

(2)學習測量氣體體積的方法。

(3)熟練理想氣體狀態方程式和分壓定律的應用。

(4)練習分析天平稱量和使用氣壓計。

3.實驗內容

(1)了解光電天平的簡單結構及使用方法。

(2)用分析天平準確稱取鎂條。

(3)按圖2-1裝好儀器裝置。

(4)往量氣管中裝水，至水面略低于刻度“0”。上下移動漏斗，以除去附著在量氣管和橡皮管內壁的氣泡。然后把連接試管和量氣管的橡皮塞塞緊，檢查儀器裝置是否漏氣。具體操作是，將漏斗往下移動一段距離，固定在某一位置上，如果量氣管內的水面只在開始時略有下降，然后維持不變，說明裝置不漏氣，如果液面一直下降，表明儀器裝置是漏氣的。需檢查各接口處是否嚴密，直至裝置不漏氣為止。

(5)取下試管，量取2mL 6mol·L-1HCl，把玻璃漏斗插入試管中，把HCl由漏斗加入試管，將用水潤濕過的鎂條貼在試管上部，要使鎂條不與酸接觸，裝好試管，把橡皮塞塞緊，再檢查一次裝置是否漏氣。

(6)移動漏斗使與量氣管的液面保持在同一水平上，記下量氣管內液面的位置。將試管底部略微抬高(勿使管口的橡皮塞松動)。使管內的鹽酸與鎂條接觸，產生的氫氣進入量氣管中，為了避免量氣管內的壓力太大，當管內水面下降時，漏斗也跟著向下移動，使量氣管和漏斗中的水面大體保持在同一水平面。

反應完畢，使漏斗與量氣管的液面保持在同一水平面，記下液面位置，等1—2min，再記錄一次液面位置，如此重復這一操作，直至前后兩次記錄的液面位置相差不超過0.1mL，表明管內氫氣的溫度已與室溫一致，液面位置讀數可用于室溫下氫氣的物質的量的計算。記下室溫和大氣壓。

(7)用另一片鎂條重復上述操作。