二氧化碳相对分子质量的测定

二氧化碳相对分子质量的测定如下：

一、实验目的

1、学习启普发生器的工作原理和使用方法。

2、掌握气体的发生、净化等基本原理和操作方法。

3、学习理想气体状态方程式和阿伏加德罗定律。

4、学习水银气压计的使用方法。

二、知识介绍

1、气体的发生

根据气体的发生时反应物的状态以及反应条件有下列五种情况：s－s，△；s－l，不△；s－l，△；l－l，不△；l－l，△。在具体的实验中，根据不同情况选择不同的装置。

2、关于启普发生器

启普发生器是组合仪器，常称气体发生器，因由1862年荷兰化学家启普发明而得名的。要从以下几方面了解和掌握启普发生器：构造；反应物；反应条件；加入试剂方法；工作原理；检查气密性的方法；更换试剂；实验结束。

3、气体的净化

实验室制备的气体中，常含有酸雾、水汽、杂质气体等，为了得到纯净的气体必须进行气体的净化。

使用的仪器：洗气瓶、干燥塔、U形管、干燥管等。这些仪器通过采购可以配备，但一般都是根据具体的实验利用支试管、锥形瓶、集气瓶等自制洗气装置。

干燥剂和干燥装置的选择：根据气体的酸性或碱性，氧化性或还原性等选择干燥剂；再根据干燥剂状态选择干燥装置。

净化一般规律：先除去气体中各种各类杂质，最后除去水汽。

4、检查气密性

气密性检验是气体发生中最重要的一步操作。最简易的检测方法是空气热胀冷缩法，该方法有其优点和缺点，要根据具体发生装置选择不同的检验方法，如注水法、外接导管浸水法、滴定管压气法等。

5、气体收集方法

根据气体性质的不同，选择不同的收集方法。

6、验满方法（排空气取气法）

根据气体性质的不同，选择不同的验满方法。

7、动槽式水银气压计

动槽式（又名福丁式、福廷式）水银气压计由内管、外套管与水银槽三部分组成，在水银槽的上部有一象牙针，针尖位置即为度标尺的零点。每次观测必须按要求将槽内水银面调至象牙针尖的位置上，注意游尺的读数方法及单位。

三、基本原理

理想气体状态方程式为：pV＝nRT。

根据阿伏加德罗定律，同温同压下，同体积的任何气体都含有相同数目的分子。因此，在同温同压下，同体积的两种气体的质量之比，等于它们的相对分子质量之比。

根据pV＝nRT，在同温同压下，同体积的两种气体的摩尔数相等，即：n1＝n2。

本实验是测定相同体积的二氧化碳和空气（平均相对分子质量M2为29、0）相比，则二氧化碳的相对分子质量（M1）为：M1＝W1／W2＊M2；M1＝W1／W2＊29．0。

由上式可见，只要测定同体积的二氧化碳（W1）和空气的质量（W2），就计算出二氧化碳的相对分子质量。

我们在相同条件下，测定锥行瓶（带瓶塞）与二氧化碳的质量（m1）、锥行瓶（带瓶塞）与空气的质量（m2），则，二氧化碳的质量为：W1＝（m1－m2）＋W2。

根据实验时测得的大气压和温度以及锥行瓶的容积，可以求出空气的质量（W2）：W2＝29．0PV／R（273＋t）。

现在就是锥行瓶的容积的确定，可将锥行瓶充满水（一定盖上瓶塞！）称量（m3），由于同体积的水和空气的质量相比，可以忽略不计，又由于水的密度为1，则水的质量数值就是锥行瓶的容积数值。因此，最后可以测定二氧化碳的相对分子质量。

四、实验内容

1、CO2气体的制备与净化

CO2气体由HCl和CaCO3制取。使用简易装置，用分液漏斗和锥形瓶组装。

制备反应式：CaCO3＋2HCl＝＝CaCl2＋CO2＋H2O。

净化过程：

1mol·L－1CuSO4：除去H2S，反应式：CuSO4＋H2S＝＝CuS＋H2SO4。

1mol·L－1NaHCO3：除去HCl酸雾，反应式：NaHCO3＋2HCl＝＝NaCl＋CO2＋H2O。

浓H2SO4：除去水分。

2、测定

称量150mL锥行瓶：锥行瓶要干燥、洁净，选择合适的橡皮塞，盖在锥形瓶上松紧度要适宜，并在塞子的侧面标一记号，以利于下面实验时固定塞子的位置。在分析天平上称量质量。

收集CO2：用排空气法收集净化后的CO2气体。

称量收集CO2：在分析天平上称量收集CO2和锥行瓶（带塞）。

重复②、③操作：两次称量的之差不要大于0、2mg。

测量锥行瓶的容积：在锥行瓶内装满水，注意瓶塞的位置，在台秤上称量即可。

五、存在的问题和注意事项

1、本实验用工业大理石代替纯试剂CaCO3制备CO2。一是反应速度太快，难以控制；二是粉末状试剂在反应过程中极易产生泡沫随气体导出，增加净化的难度。

2、在纯化过程中，“水汽”——最后洗涤！

3、收集气体完毕，在验满后一定要轻轻拔出导管，以避免快速抽出时搅动气体而带出。

4、每次盖塞时一定注意塞子的位置（以标记为准！）。

5、确定锥形瓶的体积时，水里面不能有气泡。在台秤称量时，要擦干外面的水滴。

6、本实验所使用的公式和定律，弄清它们之间的关系以及它们各自的单位。容器体积（V）m3；大气压（p）Pa；水的密度1、00g·cm－3；摩尔气体常数（R）8、314Pa·m3·k－1·mol－1。