二氧化碳相對分子質量的測定 - 下載本文

實驗一 二氧化碳相對分子質量的測定

一、實驗目的

1.學習啟普發生器的工作原理和使用方法。

2.掌握氣體的發生、凈化等基本原理和操作方法。 3.學習理想氣體狀態方程式和阿伏加德羅定律。 4.學習水銀氣壓計的使用方法。

二、知識介紹

1.氣體的發生

根據氣體的發生時反應物的狀態以及反應條件有下列五種情況: ⑴s-s,△;⑵s-l,不△;⑶s-l,△;⑷l-l,不△;⑸l-l,△ 在具體的實驗中,根據不同情況選擇不同的裝置。 2.關于啟普發生器

啟普發生器是組合儀器,常稱氣體發生器,因由1862 年荷蘭化學家啟普發明而得名的。

要從以下幾方面了解和掌握啟普發生器: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。

3.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:根據氣體的酸性或堿性,氧化性或還原性等選擇干燥劑;再根據干燥劑狀態選擇干燥裝置。

凈化一般規律:先除去氣體中各種各類雜質,最后除去水汽。

4.檢查氣密性

氣密性檢驗是氣體發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,該方法有其優點和缺點,要根據具體發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。

5.氣體收集方法

根據氣體性質的不同,選擇不同的收集方法。 6.驗滿方法(排空氣取氣法)

根據氣體性質的不同,選擇不同的驗滿方法。 7.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水銀面調至象牙針尖的位置上,注意游尺的讀數方法及單位。

三、基本原理

1

理想氣體狀態方程式為:pV=nRT

根據阿伏加德羅定律,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pV=nRT,在同溫同壓下,同體積的兩種氣體的摩爾數相等,即:n1=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:

算出二氧化碳的相對分子質量。

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),就計我們在相同條件下,測定錐行瓶(帶瓶塞)與二氧化碳的質量(m1)、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):

現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,則水的質量數值就是錐行瓶的容積數值。因此,最后可以測定二氧化碳的相對分子質量。

四、實驗內容

1.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: ⑴1mol·L-1CuSO4:除去H2S,反應式:CuSO4 + H2S == CuS + H2SO4 ⑵1mol·L-1NaHCO3:除去HCl酸霧,反應式:NaHCO3 + 2HCl == NaCl + CO2

+ H2O

⑶濃H2SO4:除去水分。

2.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:在錐行瓶內裝滿水,注意瓶塞的位置,在臺秤上稱量

2

即可。

五、數據處理

1.室溫t(k)= 273+x℃ = 2.氣壓p(pa)= 示數(hpa)→= 3.空氣、瓶、塞的總質量G1(g)=

4.第一次時,CO2、瓶、塞的總質量G2(g) = 5.第二次時,CO2、瓶、塞的總質量G3 (g)= 6.CO2、瓶、塞的平均總質量G4 (g)= 7.水、瓶、塞的總質量G5 (g)= 8.瓶的容積V(m3)= 9.瓶內空氣的質量W空氣(g)= 10.CO2氣體的質量WCO2(g)=

-1

11.CO2氣體的相對分子質量(g·mol-1)=

12.CO2氣體的理論相對分子質量(g·moL-1)= 44.01 13.

六、存在的問題和注意事項

1.本實驗用工業大理石代替純試劑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生泡沫隨氣體導出,增加凈化的難度。

2.在純化過程中,“水汽”——最后洗滌!

3.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。

4.每次蓋塞時一定注意塞子的位置(以標記為準!)。

5.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。

6.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(R)8.314 Pa·m3·k-1·mol-1

七、思考題

1.為什么用大理石代替純試劑CaCO3制備CO2?

2.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?

3.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?

4.所謂‘恒重’的意義是什么?

3





湖北30选5玩法兑奖