Экспериментальная часть

Пример.

а) Относительная плотность СО₂ по Н₂:

D = = , где m и m – массы СО₂ и Н₂ при одинаковых V, Р, Т; М и М – молярные массы СО₂ и Н₂, т.е. массы СО₂ и Н₂ объемом 22,4 л при н.у. М = D · M .

б) Относительная плотность СО₂ по воздуху:

D_возд.= = . М = D_возд. · М_возд..

Уравнение Клапейрона – Менделеева:

PV = ν RT = RT; P, V, T – условия, при которых проводится опыт; ν – количество вещества; R – универсальная газовая постоянная, которая рассчитывается по формуле R = , ν = 1 моль.

а) R = = 8,314 .

Па = ; Дж = = Па · м³.

б) R = = 62,4 ;

R = 62 400 .

в) R = = 8,314 .

Из уравнения Клапейрона – Менделеева:

М _х = , где М _х – молярная масса определяемого газа; m – его масса; P, V, T – давление, объем, температура, соответствующие условиям опыта. Для углекислого газа М = .

Опыт 1. Определение молярной массы оксида углерода (IV)

Целью лабораторной работы является знакомство с методами определения молярной массы газа на примере оксида углерода (IV), приобретение навыков взвешивания и расчетов по газовым законам.

1. Собрать прибор, как показано на рис. 1.

2. Записать уравнение реакции получения СО₂.

3. Сухую колбу с воздухом плотно закрыть пробкой и восковым карандашом сделать отметку по глубине вхождения пробки в горло колбы.

1 – шарообразная воронка;

2, 3– соединенные между собой резервуары;

4, 5 – тубусы; 6– кран;

7 – перетяжка,

8, 9– промывные склянки;

10 – приемник СО₂.

Рис. 1. Установка для получения и очистки диоксида углерода, состоящая из аппарата Киппа, промывных склянок и приемника СО₂.

4. Взвесить колбу с пробкой и воздухом на весах (рис. 2), записать в журнале: m₁ (г) – масса колбы с пробкой и воздухом.

5. Наполнить колбу оксидом углерода (IV) из аппарата Киппа, опустив конец газоотводной трубки до дна колбы. Скорость пропускания газа отрегулировать так, чтобы его пузырьки можно было считать при про-

Рис. 2 Весы лабораторные хождении их через склянки с водой (или ратвором

компактные NaHCO₃) и концентрированной серной кислотой.

6. Полноту наполнения колбы углекислым газом проверить с помощью горящей лучины. Держа колбу в вертикальном положении, вставить в нее пробку. Закрыть кран аппарата Киппа.

7. Взвесить колбу с диоксидом углерода, записать результат взвешивания: m₂ (г) – масса колбы с пробкой и СО₂.

8. Провести контрольный опыт: колбу повторно наполнить углекислым газом из аппарата Киппа, закрыть ее и снова взвесить. Разница между взвешиваниями не должна быть больше 0,02 г, в противном случае опыт повторить.

9. Записать значения температуры и давления во время проведения эксперимента.

10. Для измерения объема (V) колбы и соответственно объема газов, заполняющих ее, наполнить колбу до метки водой комнатной температуры.

11. Измерить объем воды, перелив ее из кол-бы в мерный цилиндр (рис. 3) и результат измерения Рис. 3 Мерные цилиндры

(V, мл) при условиях проведения эксперимента записать в журнал. 12. Привести объем (V) газа к н.у. (V₀), используя объединенный газовый закон:

= ; V₀ = .

13. Зная V₀, рассчитать массу воздуха в объеме колбы (m₃):

m₃ = = (по закону Авогадро).

14. Рассчитать массу пустой колбы (без воздуха): m₄ = m₁ – m₃ (из массы колбы с воздухом вычесть массу воздуха).

15. Рассчитать массу СО₂ в объеме колбы (m₅):

m₅ = m₂ – m₄ (из массы колбы с СО₂ вычесть массу пустой колбы).

16. Рассчитать М (эксп.) по методу Авогадро:

М (эксп.) = , где V₀ рассчитывается по п.12.

17. Рассчитать D_возд. = ; М (эксп.) = М_возд. · D_возд. (метод расчета М , используя его относительную плотность по воздуху).

18. Если колбу заполнить водородом, то его масса в объеме колбы (m₆) будет равной:

m₆ = = .

19. Рассчитать D : D = ; М (эксп.) = М · D .

20. Рассчитать М (эксп.) по уравнению Клапейрона – Менделеева:

М (эксп.) = , где Р, V, Т – условия проведения эксперимента.

21. Рассчитать М (теор.) = М(С) + М(О) · 2.

22. Рассчитать относительную ошибку опыта по формуле

К = · 100, %. Ошибка не должна превышать 2 %.

Следует уметь:

1. Пользоваться аппаратом Киппа.

2. Взвешивать на электронных весах.

3. Заполнять сосуды газами различной плотности.

4. Экспериментально определять массу и объем газа при определенных температуре и давлении.

5. Рассчитывать молярную массу вещества по полученным экспериментальным данным различными способами: а) по методу Авогадро; б) используя относительную плотность одного газа по другому газу; в) по уравнению Клапейрона – Менделеева.

Дата добавления: 2014-11-16