实验测定阿伏加德罗常数

杨蕾

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（N_A）、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（N_A）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。