镁相对原子质量的测定

上一篇 / 下一篇 2008-09-03 20:45:30/ 个人分类：实验技术

1.概述

元素的相对原子质量是元素的平均原子质量与核素(核素是指具有相同数目质子和相同数目中子的一类原子)12C原子质量的1/12之比。用符号Ar(E)表示。A表示原子(atom)，r表示相对(relative)，说明元素的原子质量是相对的，E表示元素(element)。相对原子质量是无量纲的量。过去称相对原子质量为原子量，目前仍有用此名称的。从19世纪初道尔顿发表第一张原子量表，迄今已有一百多年的历史，在这期间许多化学家致力于元素原子量的测定工作，尝试过多种方法，上世纪和本世纪初主要利用化学分析方法。自1919年Aston F.W.(阿斯顿)创制质谱仪，并随着质谱仪的不断改进，利用质谱仪能精确测定元素相对原子质量，因此质谱法已逐渐取代化学法。

国际纯粹和应用化学联合会(IUPAC，International Union of Pure and AppliedChemistry)的下设机构无机化学部，设有原子量和同位素丰度委员会(Commisson onAtomic Weights and Isotopic Abundances)，此委员会每两年发表一次报告书和Ar(E)表。报告书中说明变更某些元素相对原子质量的原因，解释或给出原子量的定义等。

本实验是利用化学法测定Ar(Mg)，原理如下：

金属镁能与HCl反应，置换出氢气：

Mg+2HCl→MgCl2+H2↑

一定质量mMg的镁条与过量的稀HCl作用，在一定温度和压力下，测量被置换出的氢气体积V，由理想气体方程式可算出氢气的物质的量nH2：

式中pH2为氢气分压(单位Pa)，R为摩尔气体常数R=8.314J/(mol·K)，T为实验时的绝对温度(单位K)。由于

nH2∶nMg=1∶1

镁的摩尔质量MMg的数值即为它的Ar(Mg)。

2.实验要求

(1)测定镁的相对原子质量。

(2)学习测量气体体积的方法。

(3)熟练理想气体状态方程式和分压定律的应用。

(4)练习分析天平称量和使用气压计。

3.实验内容

(1)了解光电天平的简单结构及使用方法。

(2)用分析天平准确称取镁条。

(3)按图2-1装好仪器装置。

(4)往量气管中装水，至水面略低于刻度“0”。上下移动漏斗，以除去附着在量气管和橡皮管内壁的气泡。然后把连接试管和量气管的橡皮塞塞紧，检查仪器装置是否漏气。具体操作是，将漏斗往下移动一段距离，固定在某一位置上，如果量气管内的水面只在开始时略有下降，然后维持不变，说明装置不漏气，如果液面一直下降，表明仪器装置是漏气的。需检查各接口处是否严密，直至装置不漏气为止。

(5)取下试管，量取2mL 6mol·L-1HCl，把玻璃漏斗插入试管中，把HCl由漏斗加入试管，将用水润湿过的镁条贴在试管上部，要使镁条不与酸接触，装好试管，把橡皮塞塞紧，再检查一次装置是否漏气。

(6)移动漏斗使与量气管的液面保持在同一水平上，记下量气管内液面的位置。将试管底部略微抬高(勿使管口的橡皮塞松动)。使管内的盐酸与镁条接触，产生的氢气进入量气管中，为了避免量气管内的压力太大，当管内水面下降时，漏斗也跟着向下移动，使量气管和漏斗中的水面大体保持在同一水平面。

反应完毕，使漏斗与量气管的液面保持在同一水平面，记下液面位置，等1—2min，再记录一次液面位置，如此重复这一操作，直至前后两次记录的液面位置相差不超过0.1mL，表明管内氢气的温度已与室温一致，液面位置读数可用于室温下氢气的物质的量的计算。记下室温和大气压。

(7)用另一片镁条重复上述操作。