二氧化碳相對分子質量的測定

實驗一二氧化碳相對分子質量的測定一、 實驗目的學習啟普發(fā)生器的工作原理和使用方法。掌握氣體的發(fā)生、凈化等基本原理和操作方法。學習理想氣體狀態(tài)方程式和阿伏加德羅定律。學習水銀氣壓計的使用方法。二、 知識介紹氣體的發(fā)生根據(jù)氣體的發(fā)生時反應物的狀態(tài)以及反應條件有下列五種情況：Ws-s，A；（2）s-l，不△；（3）s-l，A；（4）1-1，不△；（5）l-l，A在具體的實驗中，根據(jù)不同情況選擇不同的裝置。關于啟普發(fā)生器啟普發(fā)生器是組合儀器，常稱氣體發(fā)生器，因由1862年荷蘭化學家啟普發(fā)明而得名的。要從以下幾方面了解和掌握啟普發(fā)生器：⑴構造；⑵反應物；⑶反應條件；⑷加入試劑方法；⑸工作原理；⑹檢查氣密性的方法；⑺更換試劑；⑻實驗結束。氣體的凈化實驗室制備的氣體中，常含有酸霧、水汽、雜質氣體等，為了得到純凈的氣體必須進行氣體的凈化。使用的儀器：洗氣瓶、干燥塔、U形管、干燥管等。這些儀器通過采購可以配備，但一般都是根據(jù)具體的實驗利用支試管、錐形瓶、集氣瓶等自制洗氣裝置。干燥劑和干燥裝置的選擇：根據(jù)氣體的酸性或堿性，氧化性或還原性等選擇干燥劑；再根據(jù)干燥劑狀態(tài)選擇干燥裝置。凈化一般規(guī)律：先除去氣體中各種各類雜質，最后除去水汽。檢查氣密性氣密性檢驗是氣體發(fā)生中最重要的一步操作。最簡易的檢測方法是空氣熱脹冷縮法，該方法有其優(yōu)點和缺點，要根據(jù)具體發(fā)生裝置選擇不同的檢驗方法，如注水法、外接導管浸水法、滴定管壓氣法等。氣體收集方法根據(jù)氣體性質的不同，選擇不同的收集方法。驗滿方法（排空氣取氣法）根據(jù)氣體性質的不同，選擇不同的驗滿方法。動槽式水銀氣壓計動槽式（又名福丁式、福廷式）水銀氣壓計由內(nèi)管、外套管與水銀槽三部分組成，在水銀槽的上部有一象牙針，針尖位置即為度標尺的零點。每次觀測必須按要求將槽內(nèi)水銀面調至象牙針尖的位置上，注意游尺的讀數(shù)方法及單位。三、 基本原理理想氣體狀態(tài)方程式為：pV=nRT根據(jù)阿伏加德羅定律，同溫同壓下，同體積的任何氣體都含有相同數(shù)目的分子。因此，在同溫同壓下，同體積的兩種氣體的質量之比，等于它們的相對分子質量之比。根據(jù)pV=nRT，在同溫同壓下，同體積的兩種氣體的摩爾數(shù)相等，即：n,n2本實驗是測定相同體積的二氧化碳和空氣（平均相對分子質量M2為29.0）相比，則二氧化碳的相對分子質量（M1）為：Wi虹=瓦Wi虹=瓦X29.0由上式可見，只要測定同體積的二氧化碳（W1）和空氣的質量（W2），就計算出二氧化碳的相對分子質量。我們在相同條件下，測定錐行瓶（帶瓶塞）與二氧化碳的質量（mp、錐行瓶（帶瓶塞）與空氣的質量（m2），則，二氧化碳的質量為：W1=（m1-m2）+W2根據(jù)實驗時測得的大氣壓和溫度以及錐行瓶的容積，可以求出空氣的質量（w2）：w,=29.0同2 R(273+t)現(xiàn)在就是錐行瓶的容積的確定，可將錐行瓶充滿水(一定蓋上瓶塞!)稱量(m3),由于同體積的水和空氣的質量相比，可以忽略不計，又由于水的密度為1，則水的質量數(shù)值就是錐行瓶的容積數(shù)值。因此，最后可以測定二氧化碳的相對分子質量。四、 實驗內(nèi)容CO2氣體的制備與凈化CO2氣體由HCl和CaCO3制取。使用簡易裝置，用分液漏斗和錐形瓶組裝。制備反應式：CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2+H2O凈化過程：(l)1mol.L-iCuSO4:除去H2S，反應式：CuSO4+H2S==CuS+H2SO4⑵1mol?L-iNaHCO3:除去HCl酸霧，反應式：NaHCO3+2HCl==NaCl+CO2+H2O⑶濃H2SO4:除去水分。測定⑴稱量150mL錐行瓶：錐行瓶要干燥、潔凈，選擇合適的橡皮塞，蓋在錐形瓶上松緊度要適宜，并在塞子的側面標一記號，以利于下面實驗時固定塞子的位置。在分析天平上稱量質量。⑵收集CO2：用排空氣法收集凈化后的CO2氣體。⑶稱量收集CO2：在分析天平上稱量收集CO2和錐行瓶(帶塞)。⑷重復②、③操作：兩次稱量的之差不要大于0.2mg。⑸測量錐行瓶的容積：在錐行瓶內(nèi)裝滿水，注意瓶塞的位置，在臺秤上稱量即可。五、 數(shù)據(jù)處理室溫t(k)=273+x°C=氣壓p(pa)=示數(shù)(hpa)f=空氣、瓶、塞的總質量G](g)=第一次時，CO2、瓶、塞的總質量G2(g)=第二次時，CO2、瓶、塞的總質量G3(g)=CO2、瓶、塞的平均總質量G4(g)=水、瓶、塞的總質量G5(g)=瓶的容積V(m3)=瓶內(nèi)空氣的質量W空氣(g)= CO2氣體的質量WcO2(g)=CO2氣體的相對分子質量(g?Tmol-D=CO2氣體的理論相對分子質量(g?moL-】)=44.0113測量結果的相對誤差(%)=實驗霹膏論值X1°°%=六、 存在的問題和注意事項本實驗用工業(yè)大理石代替純試劑CaCO3制備CO2。一是反應速度太快，難以控制；二是粉末狀試劑在反應過程中極易產(chǎn)生泡沫隨氣體導出，增加凈化的難度。在純化過程中，“水汽”——最后洗滌！收集氣體完畢，在驗滿后一定要輕輕拔出導管，以避免快速抽出時攪動氣體而帶出。每次蓋塞時一定注意塞子的位置(以標記為準！)。確定錐形瓶的體積時，水里面不能有氣泡。在臺秤稱量時，要擦干外面的水滴。本實驗所使用的公式和定律，弄清它們之間的關系以及它們各自的單位。容器體積V)m3；大氣壓(p)Pa；水的密度1.00g?cm-3；摩爾氣體常數(shù)(R)8.314Pa-m3-k-1-mol-1七、 思考題為什么用大理石代替純試劑CaCO3制備CO2?為什么稱量二氧化碳時必須使用分析天平，而確定二氧化碳體積時使用臺秤稱量？為什么計算瓶子的容積時可以忽略空氣的質量，而計算二氧化碳氣體的質量時卻不能忽略？錐形瓶的重量遠大于空氣的重量，應此計算錐形瓶的容量時，不考慮空氣的重量，而CO2與空氣一樣是氣體，重量接近，應此需要考慮空氣的重量。 2所謂‘恒重’的意義是什么？1、 為什么當（co2+瓶+塞子）達到恒重時，即可認為錐形瓶中已充滿CO2氣體？答：若未充滿，兩次CO2%不同，則不恒重。2、 為什么（CO2+瓶+塞子）的重量要在分析天平上稱量，而（水+瓶+塞子）的重量可以在臺秤稱量？答：若（㈤+瓶+塞子）的重量用臺秤稱量，只能準確到0.1g，以此計算CO2體積，誤差很大，而（水+瓶+塞子）的重量在臺秤上稱量，體積誤差只有0.1ml，相對誤差很小，可忽略不計，在誤差容許范圍之內(nèi)，所以（CO2+瓶+塞子）的重量要在天平上稱量，而（水+瓶+塞子）的重量則可以在臺秤上稱量。4、討論CO2凈化干燥的原理答：因為制二氧化碳的藥品是稀鹽酸和石灰石。石灰石含有硫，所以在制取過程中有硫化氫、酸霧、水汽產(chǎn)生。硫酸銅的主要作用是除硫化氫，碳酸氫鈉的主要作用是除酸霧，無水氯化鈣與二氧化碳不反應，故可以用來做干燥劑。5、 本實驗中，對CO2相對分子質量測定結果影響最大的是哪一個步驟？實驗時應注意什么問題？答：本實驗的關鍵是要得到準確的（co2+瓶+塞