密度法鉴别金属
在天平上称量一块涂成灰色的未知金属,用排水法测出它的体积,再把算出的密度(连同不确定度)与手册值比较,找出它是什么。
实验目的 测定未知金属样品的密度,并判断哪些金属与测量结果在不确定度范围内一致。
操作步骤
- 选一个未知样品。天平(可读性 0.01 g)上的读数就是它的质量,记录下来。
- 在“放入前”的放大镜中平视弯月面最低点,读出量筒中水的体积 V₁,估读到 0.1 mL。
- 样品沉入水中后,用同样的方法读出 V₂。样品体积 ΔV = V₂ − V₁。
- 计算 ρ = m/ΔV,并看数轴上哪些金属落在 ±2u 的色带内。
- 勾选“只用一半样品”重复测量,比较两次的密度;最后揭晓样品,检查你的结论。
注意观察
- 半个样品的质量和体积都减半,密度不变——密度是强度性质。
- 样品越小,ΔV 的相对不确定度越大,色带越宽,可能同时覆盖几种金属。
- 铜(8.93)和镍(8.91)、锌(7.13)和锡(7.29)的密度太接近,排水法分不开,需要颜色、磁性等第二种性质。
- 体积读数只有 2~3 位有效数字,它才是密度精度的“短板”,而不是天平。
真实实验室
- 把样品沿倾斜的量筒壁慢慢滑入,避免溅出水或砸破量筒底;检查表面没有附着气泡。
- 样品必须完全浸没,且不溶于水、不与水反应;多孔或有涂层的样品会给出偏低的表观密度。
- 用更细的量筒、更大的样品,或改用阿基米德法(分别在空气中和水中称重)可以把密度测得更准。
- 铅和其他重金属样品操作后要洗手;不要让金属屑进入下水道。