電解法測(cè)定阿伏伽德羅常數(shù)及氣體常數(shù)的誤差分析

1、電解法測(cè)走阿伏伽德羅常數(shù)及氣體常數(shù)的誤差分析10、22作者：易平清所在院系：工學(xué)院一、摘要本文擬對(duì)電解法測(cè)定阿伏伽德羅常數(shù)及氣體常數(shù)的 實(shí)驗(yàn)中各個(gè)環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的誤差進(jìn)行分析，找出哪個(gè)環(huán)節(jié)的系統(tǒng)誤 差對(duì)本實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)測(cè)量準(zhǔn)確度影響最大。并且通過(guò)對(duì)本實(shí)驗(yàn)的誤 差分析，找到提高本實(shí)驗(yàn)方法系統(tǒng)測(cè)量準(zhǔn)確度的可行方案，提高 本實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)測(cè)量準(zhǔn)確度。二、前言在實(shí)驗(yàn)四中，實(shí)驗(yàn)室六個(gè)實(shí)驗(yàn)小組所測(cè)得的阿伏伽 德羅常數(shù)和氣體常數(shù)之間存在一定的差異，并且和標(biāo)準(zhǔn)的阿伏伽 德羅常數(shù)及氣體常數(shù)也存在一定的偏差。通過(guò)對(duì)該實(shí)驗(yàn)中各個(gè)環(huán) 節(jié)所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差進(jìn)行深入分析，一方面可以找出導(dǎo)致同學(xué)們 數(shù)據(jù)存在差異的原因，另一方面也可以找到

2、減小實(shí)驗(yàn)中系統(tǒng)誤差 的方法，以此來(lái)提高本實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)測(cè)量準(zhǔn)確度。三、內(nèi)容首先我們來(lái)分析實(shí)驗(yàn)中存在的方法誤差。實(shí)驗(yàn)中是 通過(guò)測(cè)量陽(yáng)極產(chǎn)生的氧氣的體積，經(jīng)過(guò)一定的計(jì)算得到氣體常 數(shù)，由于氧氣原本在水中就有一定的溶解度，在電解過(guò)程中產(chǎn)生 的氧氣氣泡非常小，與水的接觸面積較大，一定程度上也增大了 氧氣在水中的溶解度。而且在陰極上新生成的銅容易脫落，這一 部分銅很難稱量，也會(huì)導(dǎo)致一定的誤差。由于氧氣在水中的溶解 度以及生成的銅脫落程度受很多方面影響，所以在這里不能給出 準(zhǔn)確的誤差數(shù)據(jù)（19£一個(gè)大氣壓下氧氣在水中的溶解度不考慮 氣泡情況下為9、25mg/L若以此為標(biāo)準(zhǔn)計(jì)算的話，產(chǎn)生的相對(duì)誤 差約

3、為6%。）。同時(shí)，考慮到測(cè)量的儀器誤差有：千分之一的電 子秤儀器允差為0、001g,測(cè)量銅片增重時(shí)產(chǎn)生的相對(duì)誤差約為 0、9% （就我們組數(shù)據(jù)而言）；200mA的電流表儀器允差為0、 5mA,在測(cè)量電流時(shí)產(chǎn)生的相對(duì)誤差約為0、26%； 50mL酸式滴定 管的容量允差為0、05,測(cè)量氧氣體積時(shí)產(chǎn)生的誤差約為0、 22%；實(shí)驗(yàn)中我們所使用的電子秒表，當(dāng)其測(cè)量的時(shí)間大于或等于 30min時(shí)，測(cè)量準(zhǔn)確度為1秒，故僅考慮儀器時(shí)測(cè)量時(shí)間時(shí)產(chǎn)生的 相對(duì)誤差約為0、06%o其次，在實(shí)驗(yàn)的具體操作過(guò)程中，由于一 些難以控制的因素，還會(huì)產(chǎn)生一定的偶然誤差。考慮實(shí)驗(yàn)中對(duì)液 柱高度h的測(cè)量過(guò)程中對(duì)液面取量標(biāo)準(zhǔn)問(wèn)題，不

4、同的同學(xué)可能會(huì) 有不同的取量標(biāo)準(zhǔn)，這也會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)最后的數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定的誤差。 而且考慮到不同的人的反應(yīng)速度不一樣，在停表和斷電源之間可 能會(huì)出現(xiàn)時(shí)間上的不統(tǒng)一，或者出現(xiàn)通電時(shí)間不足30min或超過(guò) 30min的情況，這里也會(huì)產(chǎn)生一定的偶然誤差。最后，綜合上述實(shí) 驗(yàn)中各個(gè)環(huán)節(jié)可能產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差分析，實(shí)驗(yàn)中所用到的測(cè)量?jī)x 器產(chǎn)生的誤差都很小，最大的還沒(méi)有超過(guò)1%,而且因?yàn)槭怯蓽y(cè)量 儀器本身引起的，難以避免，而方法誤差中單純的考慮氧氣在水 中的溶解度產(chǎn)生的相對(duì)誤差就達(dá)到了 6%上下，因此大致可以確定 在本實(shí)驗(yàn)中測(cè)量氧氣的體積這一環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差決定了本 實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)測(cè)量準(zhǔn)確度。針對(duì)實(shí)驗(yàn)中方法誤差過(guò)大的

5、情況下，改 進(jìn)的最好辦法為改變實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)，采用另一實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行試驗(yàn)。 經(jīng)過(guò)查閱相關(guān)資料后阿伏加德羅常數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)探究楊錦等 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理第28卷第三期全文結(jié)束年3月，建議采用電解稀硫酸的方案進(jìn) 行實(shí)驗(yàn)。這一方案中，陰極氫離子得電子變成氫氣，而氫氣在水 中的溶解度約為0、16mg,相較于氧氣來(lái)說(shuō)，溶解度小得多，相應(yīng) 的產(chǎn)生的誤差也小得多；同時(shí)，陽(yáng)極改為銅電極，銅電極在電解 過(guò)程中失去電子，不會(huì)出現(xiàn)析出的銅脫落的情況下，但如果考慮 銅片純度的問(wèn)題，因?yàn)閮烧叨疾荒苓M(jìn)行準(zhǔn)確估計(jì)，大致認(rèn)為兩者 產(chǎn)生的誤差效果相當(dāng)?？傮w比較來(lái)看，電解稀硫酸的實(shí)驗(yàn)方案誤 差更小，所以推薦的改進(jìn)方案改為電解稀硫酸。四、結(jié)論綜合本實(shí)驗(yàn)中各個(gè)環(huán)節(jié)可能產(chǎn)生的系統(tǒng)誤差分析， 大致可以確定在本實(shí)驗(yàn)中測(cè)量氧氣的體積這一環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的系統(tǒng) 誤差決定了本實(shí)驗(yàn)的系統(tǒng)測(cè)量準(zhǔn)確度，改進(jìn)方案推薦改為電解稀 硫酸。五、參考文獻(xiàn)阿伏加德羅常數(shù)測(cè)定實(shí)驗(yàn)探究楊錦等 實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理第28卷第三期全