电解CuSO4法测定阿佛加德罗常数
电解CuSO4法测定阿佛加德罗常数原理简明，操作方便，数据可靠，易于在中学推广。因此辽宁师范大学化学系张双燕、张志良老师在该实验的基础上，进行了一系列的探讨，使该实验得到进一步的完善。
实验原理：
以CuSO4溶液作电解液，Cu片做阴极进行电解。则阴极反应：
Cu2++2e→Cu电解时，当电流强度为I(安)，时间为t(秒)则通过的总电量是：
Q=It(库仑)在阴极上铜片的增重为m克，则每增加一单位质量所需的电量为：It/m(库仑/克)由于1mol铜的重量为635克，故电解得到1molCu所需的电量为Itm×635(库仑)已知一个一价离子所带的电量是16×10-19库仑，一个二价离子所带的电量是2×16×10-19库仑，则1molCu所含的原子个数为：
N=It×635m×2×16×10-19实验步骤：
①取长约10cm，宽约1cm的纯紫铜片6～8片，用砂纸擦去表面氧化膜，然后用稀HNO3浸泡1～2分钟，使表面变得光洁平滑，取出后用蒸馏水冲洗，再用丙酮冲洗，吹干，然后称阴极质量m。
②称取160克CuSO4·5H2O晶体放入1000ml烧杯中加水840ml加热溶解，然后加10ml浓H2SO4。
③连接电源(4～6节蓄电池或直流稳压电源)变阻器，电流表，阴阳电极及开关。
④通电，记时，调节变阻器，使I=1安，通电15～20分钟。
⑤断电，记时，阴极极板处理如下，先用蒸馏水细流冲洗，然后用丙酮冲洗，凉干后称阴极质量m2。
实验讨论：
(1)以Pt、Pb、Cu、C四种电极分别做阳极实验结果如下：
阳极电极电流(A)时间(秒)m1(g)m2(g)N×1023N×1023213型Pt电极112009305896854626112006900772941605112001007581045844622617Pb电极19608410186941628196010040110332361111080112002115466618619Cu电极196070150730316191960750407783664019609685499721622627C电极196069575724326241960109177111986635196099625102463628629通过表中数据可以推出，用以上四种不同的电极进行测定阿佛加德罗常数实验都可以获得令人满意的结果。但使用哪种电极最好呢？①用Cu片做阳极，随着Cu片上的反应，表面积发生变化，电流的波动幅度大，不易控制，同时镀到阴极Cu片的Cu不牢固，给下步的洗涤、称量带来困难。②用C棒作阳极，由于在电解时C棒中含有杂质，使C棒部分溶解，使兰色透明的CuSO4溶液变浑浊，影响现象观察，同时C还会吸附到阴极Cu片上，不易冲洗掉，同样会影响实验结果。③选用Pt电极虽然最好，但是价格昂贵，一般的中学实验室是办不到的。④用Pb条作阳极不仅克服了Cu片和C棒电极的缺点，同时也具备了Pt电极的优点，电流稳定易控制，现象明显，镀到阴极片的Cu牢固不脱落，细密均匀，使洗涤、干燥、称量变得极为方便。
选择铅条时，表面积不宜过大，以20～30cm2为好。比火柴杆略大一点即可。表面积太大，误差偏大。在正式电解前将处理干净的铅条先电解2～3分钟，使铅表面形成一层氧化膜。
电极反应如下：
阴极：Cu2++2e→Cu阳极：H2O-2e→12O2↑+2H+(2)几种因素改变对N值的影响。
①电流(A)的影响(温度、电极、极间距固定)N值电流(A)N值×1C23N×102315597627630618206086206206162553254456754830448525892622②温度的影响(电流、电极、极间距固定)温度℃13～1625～3030～35N平均523×1023544×1023618×1023温度35～4040～4545～50N平均621×1023627×1023628×1023③分析天平与普通台秤测定N值的比较。其它条件均不变。
名称m1(g)m2(g)△m(g)N×1023电流时间分析天平7015073031028816191960台秤707250257131960分析天平690077294103934604511200台秤697304059511200分析天平112002118932069361821080台秤1121190761221080分析天平8798090869028896171960台秤3891035951960N分析天平=615×1023，0000N台秤=629×1023④极间距的影响(温度、电流、电极固定)电极间距离小于5cm6～8cm大于10cmN平均值635617640以上四种因素的讨论是在我们大量的实验基础上归纳出来的，通过实验我们觉得电流强度控制在1～2安培之间比较好，电流强度超过2安培，电流波动幅度大，镀层易脱落。同时温度控制在35～45℃之间为好，温度在此区间内镀到Cu片的Cu细密，均匀不易脱落。我们分别用分析天平和台秤进行平行实验，结果发现测量的结果出入不大，所以在一般的中学实验室没有分析天平，也可以做这个实验，这样给电解CuSO4法测定阿佛加德罗常数实验在中学推广带来了可行的证据，最后我们认为电极之间的距离以6～8cm为最佳，误差最小。
电解——容量法测定阿佛加德罗常数
原理：
电流通过高浓度的NaCl溶液时，发生电解反应：
2NaCl+2H2O电解2NaOH+H２↑+Cl２↑如果我们把阳极室和阴极室完全隔开，那么，在阴极的反应为：
2H2O+2e=H2↑+2OH-产生的OH-和溶液中的Na+组成NaOH并随着电解的进行而积集起来。
用已知准确浓度的盐酸溶液滴定出NaOH的当量数(也就是摩尔数)。
HC1+NaOH=NaCl+H2O电解时所消耗的总电量为：
Q=It(库仑)I为电流强度(安培)t为通电时间(秒)电解得到1摩尔NaOH所需的电量为：
It×1000NVN为盐酸溶液的浓度(当量升-1)V为盐酸溶液的体积(毫升)一个1价离子所带的电量(即一个电子的电荷)为16×10-19库仑，故1摩尔NaOH所含的分子个数(即我们所要测定的阿佛加德罗常数)为：
No=It×1000NV×16×10-19=ItNV×16×10-22实验步骤：
于两只100毫升烧杯中各加入20%的NaCl溶液50毫升，用饱和KCl盐桥连接，并插入铜电极。
直流电压控制为12伏，实验开始时，滑线变阻器调节为10Ω左右，按下开关，同时准确记下时间，并迅速调节电阻使电流计指针在100毫安处。通电10～15分钟后，拉开开关，停止电解，并记下终点时间。整个电解期间电流应保持不变。如有变动可调节电阻以维持恒定。
电解完毕，取出电极及盐桥(取出前要用少量蒸馏水将阴极及阴极端的盐桥冲洗干净，把沾附的NaOH溶液洗回烧杯中)。加入甲基橙3滴于用作阴极室的烧杯中，用01N盐酸溶液滴定至橙色。
〔注〕①NaCl的浓度要≥20%，否则电流不能维持恒定，电解反应无法定量计算。
②铜电极可用粗铜线或电工用的铜质线均可，使用前应以细砂纸将其擦亮。
③本法经多次测定，相对误差大都在1%以下。
电解水法测定阿佛加德罗常数
当今使用的测定阿佛加德罗常数的诸种方法中，a射线衍射和a辐射法，无疑其结果是准确可靠的。但昂贵的实验费用，实验耗时之长，以及危险性之大，令普通学校难以实践。硬脂酸单分子膜法最为简单，有时亦会得到满意结果，然而令人遗憾的是重复性较差。广西钦州地区教师进修学院化学科戚兆刚老师根据电解法的原理，用电解水生成氢气的方法，利用流过电流的库仑数与得到氢分子的摩尔数的关系，计算阿佛加德罗常数。实验装置简易，可重复进行，一般实验室条件下便可操作。现简述如下：
实验用品
阳极，一段25cm绝缘铜线，两端各裸露出1cm，其中一裸端外包铸铅金属。
阴极，同上。
安培计(005-015A)变阻器(0-100Ω)直流电源(12-15V)实验室大气压力计表100ml蒸馏水50ml3M硫酸装置及操作
将50ml稀H2SO4加入盛有一半蒸馏水的200ml烧杯中，搅匀。将量气管大端朝下竖立在烧杯中，管的小端接一段橡皮管，套上一只弹簧夹，并以橡皮管与洗瓶相连接。从洗瓶吸气，把烧杯中稀酸吸至量气管顶端，夹紧弹簧夹(洗瓶仅作吸取稀酸的安全装置。)将阴极包铸铅的一端从端点起3cm处弯曲为钓形，包铸铅一端置量气管内，另一端引出烧杯外连接安培计、电源开关至电源负极。而将阳极包铸铅的一端直插入烧杯稀酸中，另一端连接变阻器至电源正极。
接通电源，以变阻器调节电流至约01A，持续两分钟左右，断开电源，再从洗气瓶抽吸稀酸补充满量气管顶端，夹紧。
再次闭合电路，记录起始时间及安培计读数。令电解持续进行约30分钟，可收集到约20ml氢气，断开电源，记下时间，计量水柱高度、氢气体积、溶液温度及大气压力。
原理与计算
在一摩尔物质中所含的基本粒子的量，就是阿佛加德常数值(N/摩尔)。
电极反应中产生氢气的方程式为：
2H+(aq)+2e→H2(g)2摩尔离子2摩尔电子1摩尔分子显然产生1摩尔氢气必需2摩尔电子或2N个电子。故此电解中传输的摩尔电子数为2n。
由理想气体方程式可求出产生氢气的摩尔数：
n=PH2VH2RT式中，PH2=(P大气-h136-PPH20mmHg)PH2——氢气分压mmHgP大气——室内大气压力mmHgPH2O——在水温t℃时水的饱和气压mmHgh——水柱与烧杯液面差值mmH2OVH2——氢气体积mlT——气体温度KR——气体常数62400mlmmHgmolK1实验时间内传输的电子数ZZ=Ite式中，I——电流强度At——通电时间se——单位电荷量160×10-19C/e阿佛加德罗常数NN=Z2n即N=It2ne。
阿佛加德罗常数的测定
目的
通过测定一定摩尔数的H+被电解还原为H2所需要的电子数来计算阿佛加得罗常数。
原理
加入一定摩尔数的HCl于烧杯中，插入铂电极，连接电池负极，则电解时发生的电极反应为：
2H++2e→H2↑电解到等当点时，加入的H+放电耗尽，溶液呈中性；若继续电解，则水中H+放电，促进水的电离发生，使溶液向碱性转变。当pH到达8-96之间时，酚酞指示剂即变红，可用来指示终点。至于指示剂造成的这个误差，可用预电解的方法消除，即在加HCl以前，先加入指示剂，电解至指示剂变红，再加HCl，然后整式开始电解，直到溶液重新变红为止，记录这段时间，作为电解时所需的时间代入计算公式。
药品、仪器的装置
(1)药品：标定准确的HCl溶液(～01N)，NaCl少许，NaOH溶液(01N)。
(2)仪器及装置：
将一组45伏乙型电池组，一可变电阻器，一闸刀和一只精密电流计(0～200mA)串联在一对Pt电极上，再把电极分别插入二只100ml烧杯中，烧杯之间有饱和KC1盐桥(粗一些)联结。在正极插入的烧杯中，加01NNaOH30ml，NaCl少许。另备秒表一只，25ml移液管一支。
操作步骤
(1)先在负极插入的烧杯中加水25ml，NaCl少许，酚酞溶液1～2滴，电解，至溶液变红，记下颜色特征。
(2)再往此烧杯中准确移入01NHCl25ml，通电电解，同时开启秒表；电解期间，可轻轻搅拌溶液，观察电流表指针，若稍有变化(一般电流是恒定不变的)，应立即调整可变电阻器，使电流始终保持不变(约02mA)。
(3)电解至溶液重新变红时，按下秒表，记录时间。
计算公式
电子数=I(安)t(秒)160×10-19(摩尔/电子)电子摩尔数=HCl的摩尔数=NHClVHClo阿佛加德罗常数No=电子数电子摩尔数阿佛加德罗常数的测定及其投影演示
阿佛加德罗常数的测定(单分子膜法)是最近几年来编入高一化学实验教材的一个学生定量实验。对于高中学生来讲，该实验具有一定的难度。并且通过实践发现，如果按照教材所设计的做法来测定，有一定的困难，也存在一些问题，很难得到比较满意的结果。为此，江苏省武进县奔牛中学杨国雄老师做了很多次试验，对实验的方法、使用的仪器进行了摸索、改进，终于取得了比较满意的结果。得出了55×1023-65×1023这样比较精确的数值。学生能做到50×1023-70×1023的人数相当多。所有学生的实验结果都在正确数量级范围内。
正因为实验难度较大，教师最好能进行示范。但按教材的操作法，教师在课堂上演示时，由于学生不能围在讲台周围，所以也无法观察到单分子膜的形成过程。为此，笔者试用了书写投影仪来演示单分子膜的形成过程。由于投影仪能把实验的现象放大到银幕上，因而直观、清晰。就是在大教室或大实验室里演示，每个学生也都能看得很清楚。而硬脂酸苯溶液的扩展过程又很形象，激发了学生的兴趣，取得了良好的实验效果。
实验原理和计算公式硬脂酸是由亲水基因-羧基(-COOH)和憎水基团——羟基连接起来的直链状有机化合物〔CH3(CH2)16-COOH〕。它能溶于苯，但难溶于水。而溶剂苯的沸点低，易挥发；同时又难溶于水。因此，当把极稀的硬脂酸苯溶液一滴一滴地滴到平稳的水面上的时候，水分子对硬脂酸分子中的羧基的吸引，便使溶液向四周扩展；同时溶剂苯就迅速挥发。水分子力图把水面上的硬脂酸分子中的亲水基团拉到液相内，而憎水基团则被排斥在空气相中。这样就使水表面层的硬脂酸分子互相平行地定向排布，形成单分子膜。
当水面被硬脂酸分子布满后，硬脂酸苯溶液在水面上就不易再扩展，而呈一透镜状的珠滴。
根据滴加的硬脂酸苯溶液中所含的硬脂酸质量以及它所覆盖的水面的表面积和每一个硬脂酸分子的截面积，就可以计算出一摩尔硬脂酸所含的分子数——阿佛加德罗常数。
根据实验数据，可按下列公式计算阿佛加德罗常数(N)：