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氯化氫溶液和液氨溶液的混合氣體實驗與分析

文章出處:責任編輯:作者:人氣:-發表時間:2014-08-12 10:26:00【

  今天紐瑞德小編月月為大家帶來一個有趣的化學小實驗,來分析一下逸散定律。這個實驗是通過氯化氫溶液和液氨溶液的混合,發生反應進而觀察進行的。透過這個實驗,我們就能清楚地瞭解混合氣體的現象,同時,也以定性分析理論解釋清楚實驗的結果。

 

  1.述擴散現象的實驗如下:

 擴散實驗1-紐瑞德特氣

 

  2.用二個棉花塞住玻璃管的兩端開口,其中一團棉花吸滿氨水(NH3),另一個棉花吸滿氯化氫(HCl鹽酸),這二團棉花同時放到玻璃管的兩端。幾分鐘后,氨分子遇到氯化氫分子,就會出現一圈白色的氯化氨 (NH4Cl):

  NH3(g)+HCl(g)→NH4Cl(s)

  3.氣體穿越玻璃管的時間慢得令人驚訝,因為照理說,在25°C下,氯化氫(HCl)和氨(NH3)分子的移動速率大約每秒450到660公尺。

  4.那為什麼需要花好幾秒鐘,「氨NH3」和「氯化氫HC」分子才相遇呢?

  5.答案是玻璃管裡面含有空氣,所以,在穿越玻璃管的過程中,「NH3」和「HCl」必須經歷與「O2」和「N2」分子無數次的碰撞。

  6.雖然這些碰撞會大大減慢它們穿過玻璃管的速度,但是,我們還是可以把「NH3」和「HCl」相對移動距離,看成與它們的速度有關:

 

擴散實驗2-紐瑞德特氣

  7.不過,仔細的實驗顯示,以上的預測并不完全正確,依據觀察所得的距離比是1.3,不是像格拉漢預測的1.5。

  8.這個差異并不是因為分子動力理論或是格拉漢定律錯誤,而是因為氣體在擴散實驗的移動,并不像在逸散實驗裡那樣單純。

  9. 擴散實驗的「氨氣NH3」和「氯化氫HCl」氣體,要穿越玻璃管的時候,會跟管內的氣體短兵相接,產生碰撞。

  10.因為「氨氣NH3」跟「氯化氫HCl」分子與「氮氣N2」與「氧氣O2」分子碰撞無數次,移動速度不得不減慢,所以,「氨氣NH3」跟「氯化氫HCl」的速率,不完全等于它們的分子速率。

  11.速率愈快,分子碰撞的次數愈多,結果阻礙的氣體分子的移動。因為「氨氣」的分子量比較小(因此速率較快),所以它移動的時候受到分子碰撞的阻礙,遠比「氯化氫」氣體多。

  12.所以,「氨氣」分子遇到「氯化氫」的「移動距離」,比格拉漢定律預期的「移動距離」短。(依據格拉漢定律,「氨氣」移動距離與「氯化氫」移動距離的比值是1.5)。

  13.雖然我們只討論一個「定性分析qualitative treatment」的實驗范例,但是透過這個實驗,我們就能清楚地瞭解混合氣體的現象,同時,也以定性分析理論解釋清楚實驗的結果。

 

  研析心得:

 

  1.格拉漢從錯綜複雜的氣體現象中,歸納出逸散定律的結論。而擴散實驗,在驗證格拉漢定律時,發現實際情況與定律的誤差:氨氣分子跑的距離,比定律所估計的距離短,為什麼?

  2.首先檢查,氣體擴散實驗的情況,與格拉漢逸散實驗有什麼不同?

  3.氣體擴散實驗的玻璃管裡,充滿空氣,可是格拉漢逸散實驗,是由充滿空氣的隔間,穿過孔洞,到一個真空的隔間。

  4.依據勒沙特列原理,格拉漢逸散實驗中,裝滿空氣的隔間內的氣體分子,應該會拼命往,完全沒有氣體的真空隔間方向鉆。

  5.也就是所有的氣體,猶如水受到地心引力,往排水孔流失,氣體分子會受真空孔洞的吸引,拼命往牆壁上的孔洞鉆。

  6.但是,擴散實驗的氣體,卻不是這樣。玻璃管,塞了氨水棉花的一端,氨氣濃度非常高,按照勒沙特列原理,會逐漸地往濃度低的方向移動,也就是氯化氫棉花的方向移動。

  7.而塞了氯化氫的棉花那一端,氯化氫的濃度非常高,同樣會往濃度低的方向移動,也就是氨水棉花的方向移動。

  8.這二種不同的實驗情況,怎麼影響氣體粒子的移動速率呢?

  9.第一、在擴散實驗中,氯化氫分子或氨氣分子在玻璃管中的移動,是依據自己本來的移動方向與速率的慣性往前跑,絕大多數的分子并不是筆直地往玻璃管另一端跑,而是往四面八方亂跑;有可能先碰撞到上面的玻璃管,再反彈到下面的玻璃管,這樣反彈無數次,以曲折的路徑前進。

  10.可是,在逸散實驗中的氣體粒子,受到真空孔洞強大引力吸引,圍繞著孔洞的氣體粒子,各自以十分接近直線的路徑穿越孔洞,這樣的移動速率一定較快。所以,「擴散實驗的玻璃管中的氣體粒子」,移動速度應該比「逸散實驗中的氣體粒子」慢。

  11.第二、擴散實驗的玻璃管本身就有氣體,氯化氫分子和氨分子會撞擊到其他氣體粒子,造成減速;而其中質量較大的氨分子移動速率較快,撞擊到其他分子的次數更多,減速的情況更嚴重。

  12.但是,逸散實驗中的氣體粒子,從開始穿越孔洞開始,到進入真空隔間的過程中,幾乎沒有受到其他氣體的阻礙。所以,逸散實驗中的氣體粒子,一定跑得比較快。

 

  氣體小常識:

 

  氯化氫分子是由一個氯原子和一個氫原子組成的。分子式為HCl。氯化氫是無色而有刺激性氣味的氣體。氯化氫水溶液為鹽酸,純鹽酸為無色液體,在空氣中冒霧(由于鹽酸有強揮發性),有刺鼻酸味。

 

  液氨,又稱為無水氨,是一種無色液體,有強烈刺激性氣味。液氨主要用于生產硝酸、尿素和其他化學肥料,還可用作醫藥和農藥的原料。

 

  以上2種產品紐瑞德特種氣體具有供應,武漢紐瑞德特種氣體公司供應高純度氯化氫氣體和氨氣,氣體價格咨詢熱線:400-6277-838

此文關鍵字:液氨 氯化氫
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