测镁的相对原子质量 简易方法测镁的相对原子质量

　　将粘有镁条的移液管（10ml），插入装有稀硫酸的细口试剂瓶（125ml）中，由移液管中液体体积的变化测得反应产生氢气的体积，通过理想气体状态方程式，最终计算出镁的相对原子质量。讨论了镁条质量、硫酸浓度、反应体系中空气体积对测定结果的影响。结果表明，镁条质量的变化对实验结果没有大的影响，硫酸的浓度为1.5 mol・L-1 时，相对误差较小。但反应体系中空气的体积对实验结果影响较大。此方法选取的仪器简单，操作容易，计算量少，高中化学实验亦可选用，还可推广到其他类似的反应（Zn与稀硫酸反应测Zn的相对原子质量）。
　　简易法 镁 相对原子质量
　　1 引言
　　自1919年质谱仪出现并经过不断改进，利用质谱仪已能精确测定元素相对原子质量。但在质谱法之前，多采用化学法。目前大学化学实验教材中有关于化学法测定镁的相对原子质量的实验，所用的方法为置换法。原理如下：
　　利用气体方程可求出氢气的物质的量，进而可计算出镁的摩尔质量，从而也就求得了镁的相对原子质量。为了得到实验所用的仪器有量气管、小试管、漏斗、铁支持台。为了得到准确的实验结果，许多教学人员进行了探索。如高宗华等人通过改变连接管的长度来改变体系中的空气的量，得出了体系中空气量越少，数据越准确的结论；高宗华、范云霞等人还对镁条的用量进行了研究，得出了镁条的用量应适量(24―28 mg，40―45 mg)的结论；郭士城等将原实验装置中的小试管改为离心管，将三角漏斗改为干燥管，使操作尤其是调水平环节更为方便，减小了人为误差。苏州科技学院化学与生物工程学院的刘晟波、虞春妹提出了另一种实验方法――排液称重量气法，该方法是在细口瓶内盛满稀硫酸，迅速将缠绕镁条的带橡皮塞的玻璃管插入细口瓶中，此时镁条上产生的细小气泡缓慢上升，在氢气上升到瓶口以前就盖严瓶塞，并保证瓶塞处无空气此方法隔绝空气，反应生成的氢气上升至反应容器顶部，从而将部分反应液从导管中排出，对排出液进行称量即可计算出气体的体积。最后通过排液称重量气计算出反应产生的氢气的体积求得镁的相对原子质量。此方法易于恒温，且此方法能克服操作、空气、温度等因素对实验结果的影响，而且镁的用量对实验也无较大影响。排液称重量气法在做测镁相对原子质量的实验室时是一个不错的选择，但是由于将缠绕镁条的带橡皮塞的玻璃管插入细口瓶中要在气泡上升到瓶口以前盖严瓶塞，若操作不慎容易使气泡逸出，且要测反应后液面的高度、称量细口瓶及带橡皮塞的玻璃管的质量，计算稀硫酸的密度、细口瓶的容积等，计算过程相对繁琐复杂。因此在称重法的基础上，我们简化了操作过程，只需测定出反应液体的体积变化，由镁条的质量，求算出镁的相对原子质量。此方法操作更加简单，计算容易，能克服操作、温度等因素对实验结果的影响，而且镁的用量对实验也无较大影响。
　　2 实验部分
　　2.1试剂、材料及仪器
　　2.1.1试剂
　　浓硫酸及镁带均为分析纯。
　　2.1.2材料
　　砂皮纸、打孔器、橡皮塞、细口瓶(125 mL)、烧杯(100 mL)
　　温度计(0―100 0C)、移液管（刻度，10 ml）、容量瓶（100mL）。
　　2.1.3仪器
　　电子分析天平，FA1004型，精度0.1 mg
　　气压计，YP-1型，精度0.01 kPa
　　3 结果与讨论
　　3.1实验结果
　　实验时选取不同质量的镁条，不同浓度的稀硫酸，在气压、反应温度等相同的条件下进行实验。
　　3．2影响实验误差的因素分析及讨论
　　3.2.1系统误差
　　3.2.2操作误差
　　(1)体系中“死体积”带来的误差。
　　在反应装置中空气占据的体积(即死体积)对实验结果的影响，文献[3]和[6]的作者通过实验进行了讨论：“设反应前的“死体积”为40 mL，在一定条件下反应后，反应生成的氢气将水蒸气带出，水蒸气向死体积扩散，反应后“死体积”为40.58mL。测量时，将多出的0.58 mL计入氢气的体积，相对误差约为1.5％”。减小“死体积”，此项误差减小；完全排除“死体积”，则消除此项误差。文献[3]通过实验验证了此结论。本试验中所用有移液管为10 mL规格，则相对误差减小至0.4％。
　　溶解空气也会造成“死体积”增大。故在使用酸液之前应驱赶溶解的空气。（2）反应温度的影响
　　由表1的实验结果看出，在室温为298-299K时实验误差相对较小。
　　(3)反应液体体积的影响。
　　镁与酸反应是放热反应，反应液较少时，温度升高较大，温度升高时水的饱和蒸气压也增大，从而测量体积增大，造成负误差。在本实验中，4-6 mg镁浸在100 ml左右的稀酸中，反应时间约为10s，产生的反应热很小；反应前后，溶液的温度几乎不变(波动