氣體摩爾體積測定儀的制作方法

氣體摩爾體積測定儀的制作方法專利名稱:氣體摩爾體積測定儀的制作方法本實用新型涉及一種教學儀器，特別是一種在理化教學中進行定量測定的測示儀器。氣體摩爾體積的量的概念，在中學化學教學中是這樣給出的“經(jīng)過許多實驗發(fā)現(xiàn)和證明，1摩爾的任何氣體在標準狀況下所占的體積都約是22.4升”(《化學》高級中學課本(甲種本)第一冊第8頁，人民教育出版社化學室編，1983年人民教育出版社出版)。長期以來，氣體摩爾體積一直只能采用數(shù)學推論的方法得出。如在壓強為1個標準大氣壓和溫度為0℃的標準狀況下，使用公式V＝(M)/(ρ)求出。式中V是氣體的摩爾體積(升／摩爾)，M是氣體的摩爾質(zhì)量(克／摩爾)，ρ是氣體的密度(克／升)。其中，ρ值采用查手冊得出。由于ρ值的測量需要測量者具有高的知識水平，使用十分精密的儀器，在中學和大學的教學內(nèi)容中，沒有編入ρ值的測量試驗，也無法進行實驗。因此，在原來的教學實驗儀器中，一直沒有任何一種儀器能實際測出氣體的摩爾積積。本實用新型的目的就在于解決上述長期存在的問題，提供一種能實際測得氣體摩爾體積的教學儀器，增強教學的直觀性。本實用新型的氣體摩爾體積測定儀，包括造氣組件、恒溫箱〔21〕、調(diào)壓組件、測量組件。上述造氣組件包括反應容器〔2〕、反應容器的塞〔3〕、將反應物注入反應容器內(nèi)的注入器〔4〕；上述調(diào)壓組件包括調(diào)壓器〔31〕、氣壓計〔34〕、按需將兩端分別與調(diào)壓氣和氣壓計接通的導管〔32〕、導管的開關(guān)〔33〕、上述測量組件包括設置在恒溫箱中并能與調(diào)壓組件相接的計量器〔41〕、兩端分別與計量器和反應容器接通的導管〔42〕、導管的開關(guān)〔43〕。本實用新型的測定儀，由造氣組件制造一定摩爾數(shù)的被測氣體，并將其輸入測量組件，依靠恒溫箱和調(diào)壓組件將測量組件中的被測氣體調(diào)整到溫度為0℃、壓強為一個大氣壓的標準狀況，用測量組件測得其體積。然后通過簡單的計算，求得每摩爾被測氣體所占的體積，即氣體摩爾體積，約為22.4升。本實用新型的氣體摩爾體積測定儀，具有如下優(yōu)點和效果。1.解決了學?；瘜W教學中長期存在的氣體的摩爾體積只能計算不能實測的問題，從而改革了較為陳舊的教學內(nèi)容。2.為教師的教學提供了一種直觀地演示實驗，有利于貫徹啟發(fā)式教育，使學生學得更生動。3.為學生提供了一種實驗設備，能進一步培養(yǎng)學生的動手能力。4.本測定儀的操作方法簡單、測示迅速。5.本測定儀的大部份組件可采用市售件組裝構(gòu)成，其結(jié)構(gòu)可以很簡單、其造價低、便于推廣。下面，再用實施例并對照實施例附圖，對本實用新型的氣體摩爾體積測定儀作進一步地說明。對附圖的簡單說明如下。圖1是本實用新型的一種氣體摩爾體積測定儀的示意圖。顯示全部構(gòu)成件及測定時的大致安裝位置。圖2是測定儀的造氣組件、恒溫箱、測量組件組合在一起的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是測定儀在測定0℃時氣體摩爾體積的示意圖。顯示用冰塊獲得0℃，利用注射器刻度計量。圖4是圖1測定儀在測定標準狀態(tài)下氣體摩爾體積的示意圖。顯示使其獲得標準大氣壓的操作。圖中，各符號含意如下1－試管架，2－反應容器，3－塞，4－注入器，5－針頭，21－恒溫箱，22－冰水混熔物，23－孔，24－蓋，26－孔，31－調(diào)壓器，32－導管，33－開關(guān)，34－氣壓計，41－計量器，42－導管，43－開關(guān)。實施例1本實用新型的一種氣體摩爾體積測定儀(附圖)，由造氣組件、恒溫器、調(diào)壓組件、測量組件4部份組成。上述造氣組件由試管架1、裝在試管架上作為反應容器的具支試管2、作為反應容器的塞封閉具支試管口的橡皮塞3、作為注入器的5毫升醫(yī)用注射器4、該注射器的針頭5構(gòu)成。上述恒溫器是用透明材料如聚苯乙烯制成的長方箱形的恒溫箱21，該箱有箱體和箱蓋兩部份，箱體的一側(cè)壁與試管架固連，在另一側(cè)壁上有孔23，箱蓋24與箱體密合，其上有把手25和孔26；該恒溫箱依靠裝在其內(nèi)的冰水混熔物22，使在測定過程中箱內(nèi)溫度恒定在0℃。上述測量組件由作為計量器的100毫升醫(yī)用注射器41、作為導管的橡皮管42、作為導管開關(guān)的彈簧夾43組成；注射器41從恒溫箱的孔23插入箱內(nèi)并與該孔密合，使箱內(nèi)的冰水混熔物不致泄漏，注射器安裝時，為便于操作應使注射器的活塞頭部露在箱外，為使注射器內(nèi)溫度均衡應使注射器橫臥箱內(nèi)，注射器除活塞頭部外其余部份應盡量裝入箱內(nèi)；橡皮管42穿過箱蓋上的孔26，其一端與具支試管2的接頭連通，另一端與注射器的針頭接頭連通，彈簧夾43用來夾斷橡皮管42的通路。上述調(diào)壓組件由作為調(diào)壓器的100毫升醫(yī)用注射器31、作為氣壓計的水銀氣壓計34、作為導管的橡皮管32、作為導管開關(guān)的彈簧夾33組成；橡皮管32的一端與注射器31的針頭接頭連通、另一端按需與水銀氣壓計34的接頭連通；橡皮管42和橡皮管32的規(guī)格、長度相同，在測定過程中其形變程度也應相似；彈簧夾43用來夾斷和開通橡皮管42的通路。本測定儀可以測定任何氣體的摩爾體積?，F(xiàn)在以測定二氧化碳的氣體摩爾體積為例，說明本測定儀的測定程序和原理。其測定程序如下。1.將冰水混熔物22裝入恒溫箱21，使冰層與水層的界面位于注射器的中部。即使恒溫箱內(nèi)的溫度為0℃。2.將過量的固體碳酸氫鈉放入具支試管2、用橡皮塞3塞緊試管口。3.用帶針頭5的注射器4，吸取M摩爾的標準鹽酸VHC1(毫升)排盡針管內(nèi)的氣泡，記下鹽酸的準確體積。通常VHC1可選用3～4毫升，M選用1摩爾／升。4.用注射器4的針頭5刺穿橡皮塞3，將其內(nèi)的鹽酸全部注入具具支試管2。則在試管內(nèi)發(fā)生如下反應。5.反應生成的二氧化碳氣經(jīng)橡皮管42，進入注射器41。待反應完畢后，用注射器4抽取所生存的二氧化碳VHC1(毫升)，拔出帶針頭5的注射器4。6.用彈簧夾43夾緊橡皮管42，切斷具支試管2與注射器41的通道。7.利用注射器41的刻度，記下二氧化碳的體積a(毫升)。8.在注射器31中吸入空氣a(毫升)后，用橡皮管32與水銀氣壓計34連通，推動注射器活塞，當水銀液面升到760毫米高時記下注射器31的上述空氣的體積n(毫升)，此時，注射器31的內(nèi)壓為1個大氣壓。9.用彈簧夾33夾緊橡皮管32，切斷注射器31與水銀氣壓計34的通路。10.將橡皮管32與水銀氣壓計34脫離。推動注射器31的活塞，使其內(nèi)的空氣的體積仍回復到a(毫升)。11.將注射器31的活塞頭與注射器41的活塞頭對接，對接時應盡量使兩注射器的中心線平行，最好是重合。沿中心線方向，使注射器31和注射器41相互自由對推，當對推到注射器31內(nèi)活塞移動到其內(nèi)空氣體積為n(毫升)時，記下注射器41內(nèi)二氧化碳的體積m(毫升)。此時，注射器41內(nèi)的二氧化碳處于溫度為0℃和壓強為1個大氣壓的狀況。如果選用規(guī)格和大小都相同的注射器31和注射器41，并在對推時兩中心線平行或重合，則兩注射器活塞在中心線方向移動中的摩擦力的大小相近，方向相反，其兩摩擦力的合力近似為0。從而可以消除注射器41內(nèi)活塞摩擦力對測量氣體體積所帶來的誤差。12.用下列公式計算二氧化碳氣體的摩爾體積。V＝(m)/(M·VHCl)≈22.4(升／摩爾)式中，m、M、VHC1值均由本測定過程中得出，故無需查表取值計算。權(quán)利要求1.一種氣體摩爾體積測定儀，其特征在于包含由反應容器[2]、反應容器的塞[3]、將反應物注入反應容器內(nèi)的注入器[4]構(gòu)成的造氣組件，恒溫箱[21]，由調(diào)壓器[31]、氣壓計[34]、按需將其兩端分別與調(diào)壓器和氣壓計接通的導管[32]、導管的開關(guān)[33]構(gòu)成的調(diào)壓組件，由設置在恒溫箱中并能與調(diào)壓組件相接的計量器[41]、兩端分別與計量器和反應容器接通的導管[42]、導管的開關(guān)[43]構(gòu)成的測量組件。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定儀，其特征在于所述恒溫箱〔21〕用透明材料制成，用在箱內(nèi)盛裝冰水混熔物來獲得在測定期內(nèi)的恒定溫度0℃。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的測定儀，其特征在于在所述的冰水混熔物中，埋設制有計量刻度的作計量器〔41〕的醫(yī)用注射器。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測定儀，其特征在于所述調(diào)壓器〔31〕用制有計量刻度的醫(yī)用注射器作成，利用氣壓計〔34〕計量，采用推拉活塞使其獲得1個大氣壓。專利摘要測定儀由有反應容器及其塞和注入器的造氣組件，恒