如题所述
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。