实验测定阿伏加德罗常数

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  阿伏加德罗常数是高中化学的考试热点,实验测定阿伏加德罗常数是其中重要的考查内容,常用方法有电解法和利用NaCl晶体结构求算法,解析如下。
  一、电解法
  例1 阿伏加德罗常数(NA)、物质的量(n)和粒子数(N)之间有如下关系:
  测定阿伏加德罗常数有多种方法,其中电解法是常用的方法。试回答下列有关问题。
  (l)实验室有同样浓度的NaCI、CuS04、AgNO3、H2SO4等溶液,若实验过程中不考虑电极上的析出物与电解后的溶液之间的反应,则你认为选用哪种溶液作电解液,既能使实验简便,又能使测定结果误差小,请说明理由:______。
  (2)采用你所选定的溶液来实验,至少应测定哪些数据:____。
  (3)若已知一个电子的电量(符号为q),选定符号代表有关数据,列出求算阿伏加德罗常数(NA)的数学表达式:______。
  解析:从实验简便、测定结果误差小来选择电解质溶液,再通过电解过程中电极的析出量来求算阿伏加德罗常数。
  (1)闪产生的气体体积较难测定准确,故不选用NaCl或H2SO4。溶液。在同样条件下,通过等量的电量时,同体析出量越多,称量和计算时产生的误差越小,故该实验选用AgNO4溶液最好。
  (2)根据题中公式要求准确测出通过电路的电子数——N(e),及电极所析出银的物质的量——n(c).至少应测定电流、通电时间及电解产物银的质量。
  (3)根据(2)对缺省数据设定符号,如以I代表电流,以t代表通电时间,以m代表所析出银的质量,而要求出银的物质的量,还需要的数据为银的摩尔质量,设用M表示,因此得:
  答案:(1)用AgNO3溶液作电解液好。因用NaCl或H2SO4产牛的气体体积较难测定准确,在同样条件下,通过等量的电量时,固体析出量越多,称量和汁算时产生的误差越小
  (2)电流、通电时间及电解产物银的质量
  (3)
  练习:测定阿伏加德罗常数的实验方法中有…种电解法:以石墨为电极电解CuCl2,溶液,当电流为IA,通过时间为tmin,阴极增重mg(设一个电子的电量为qC,铜的相对原子质量为M),则阿伏加德罗常数可表示为()。
  解析:利用电量相等建立关系式整理即得。
  答案:B
  二、利用NaCI晶体结构求算法
  例2 下图为NaCl的晶体结构。经X射线衍射测得,NaCI晶体中Na 与Cl-之间的问隔为2.819×10-8cm,已知NaCl晶体的摩尔质量为58.44g·mol-1,请设计实验以确定阿伏加德罗常数的值。
  解析:
  (一)方案:
  (1)将固体NaCI研细、干燥,准确称取8~15gNaCI晶体,并装入25.0 mL容量瓶中。
  (2)用滴定管向容量瓶中滴加苯(需用CaCl2除去其中的水分)。不断振荡,继续加苯至容量瓶刻度线,计算NaCI晶体的体积,并求其密度。
  (3)重复上述步骤2~3次,取几次结果的平均值计算。
  (二)计算公式:
  上式中M为NaCI晶体的摩尔质量(58.44 9·mol-1),ι为NaCl晶体中Na与Cl之间的间隔(2.819×10-8cm),p为NaCl晶体的密度(g·cm-3)。
  小结:利用NaCl晶体结构及摩尔质量,求算阿伏加德罗常数的值,关键是测得晶体的密度。而选择容量瓶作为测量容器,通过测定一定质量NaCl的体积,能较好地达到要求。
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