ХИМИЯ
Учебно-методическое пособие
Для лабораторных работ
Направления подготовки:
131000 Нефтегазовое дело
130101 Прикладная геология
 |
Ижевск 2011
Лабораторная работа
«Определение молярной массы углекислого газа»
Цель работы: познакомится с методами определение молярных масс газообразных веществ (на примере углекислого газа).
Оксид углерода(IV) (углекислый газ, диоксид углерода, двуокись углерода, угольный ангидрид)- CO2, бесцветный газ, без запаха, со слегка кисловатым вкусом. При атмосферном давлении диоксид углерода при охлаждении до -78оС переходит непосредственно из газообразного состояния в твердое (сухой лед). Диоксид углерода не токсичен, но не поддерживает дыхание. Большая концентрация в воздухе вызывает удушье. По химическим свойствам диоксид углерода относится к кислотным оксидам. При растворении в воде образует угольную кислоту. Реагирует со щёлочами с образованием карбонатов и гидрокарбонатов. Концентрация углекислого газа в атмосфере Земли составляет в среднем 0,038 %. Углекислый газ поглощает испускаемые Землёй инфракрасные лучи и является одним из парниковых газов, вследствие чего принимает участие в процессе глобального потепления. В промышленности углекислый газ получают из печных газов, из продуктов разложения природных карбонатов (известняк, доломит). Также углекислый газ получают на установках разделения воздуха, как побочный продукт получения чистого кислорода, азота и аргона. В лабораторных условиях небольшие количества получают взаимодействием карбонатов и гидрокарбонатов с кислотами. Главным потребителем углекислого газа является пищевая промышленность: производство сахара, пива, газированной воды. Он применяется также в качестве хладоагента (сухой лед), для тушения пожаров и в качестве нагнетающего газа для перекачки легковоспламеняющихся жидкостей.
Ход работы:
1. Ознакомитесь с установкой для получения углекислого газа в аппарате Киппа и убедитесь в том, что она работает.
Аппарат Киппа- это универсальный прибор для получения газов действием жидкости на твёрдое вещество при комнатной температуре в лабораторных условиях. Изобретён голландским аптекарем Петером-Якобом Киппом в 1853 году. Состоит из трёх стеклянных сосудов; средний и нижний резервуары соединены перетяжкой, через которую проходит воронка с длинной трубкой, служащая для сообщения верхнего сосуда с нижним. Твёрдое вещество помещают в средний резервуар, снабженный газоотводной трубкой с краном. В воронку наливают жидкость, которая, заполнив нижний сосуд, поступает в средний резервуар и взаимодействует с твёрдым веществом. Выделяющийся газ выходит через газоотводную трубку. При закрытом кране газ вытесняет жидкость из среднего сосуда и реакция прекращается.
2. Колбу-приемник закройте пробкой и отметьте чертой уровень, до которого пробка вошла в горло колбы. Взвесьте на технохимических весах колбу с пробкой (mк+в).
3. Наполните колбу диоксидом углерода из аппарата Киппа, в котором протекает реакция:
CaCO3 + 2HCl= CaCl2 +CO2+H2O
Газ следует пропускать в колбу медленно, так, чтобы можно было считать пузырьки в промывных склянках.
Схема установки для получения углекислого газа
1-шарообразная воронка, 2,3- соединённые между собой резервуары, 4, 5- тубусы, 6-кран, 8 и 9- промывные склянки, 10 – приёмник углекислого газа.
4. Через 5 мин, не закрывая кран у аппарата Киппа, медленно уберите газоотводную трубку из колбы и тотчас закройте колбу пробкой.
5. Взвесьте колбу с диоксидом углерода (mк+г).
6. Измерьте рабочий объем колбы Vк, для чего наполните колбу дистиллированной водой до черты и замерьте объем воды, вылив её в мерный цилиндр.
7. Запишите значения атмосферного давления (Р) и температуры (T), при которых проводится опыт.
8. Вычислите массу воздуха (mв) в колбе по уравнению Клайперона-Менделева, на основании известной молярной массы воздуха: mв RT
PVк = ---------------
Mв
P – давление газа (Па); V – объем газа(м3); m – масса (г); Mв =29г/моль– молярная масса воздуха; T – температура (К); R = 8,31 Дж/(моль·К) -универсальная газовая постоянная.
10. Найдите массу пустой колбы с пробкой:
mк = mк+в – mв
11. Найдите массу диоксида углерода в объеме колбы mг = mк+г – mк
12. Занесите все полученные значения в таблицу.
13. Вычислите молярную массу углекислого газа (Mг) двумя способами:
а) на основании плотности по воздуху:
Мг = 29·Dв, Dв =mг/mв
в) по уравнению Клапейрона–Менделеева:
mгRT
PVк = ---------------
Mг
| mк+в | mк+г | mв | Vк | P | T | mг |
14. Вычислите среднее значение молярной массы углекислого газа (с точностью до одного знака после запятой).
15. Определите погрешность опыта, сравнивая среднее опытное значение с теоретической величиной M(CO2).
Абсолютная погрешность:
D=Δ M = Mг - M(CO2)
Относительная погрешность:
|D|
Dотн= ----------- 100%
M(CO2)
16.Сделайте выводы по проделанной работе.
Задачи для домашнего решения:
1. Установите формулу углеводорода, содержащего 81,82% углерода, масса одного литра которого при н.у. равна 1,964 г.
2. Назовите известные вам газообразные (при н.у.) вещества, которые легче и тяжелее воздуха. Рассчитайте их плотность (в г/л).
3. Какой объем займет азот массой 10 г при давлении 800 мм.рт.ст и температуре 20оС?
Лабораторная работа
«Скорость химических реакций»
Цель работы: изучить факторы, влияющие на скорость химических реакций (на примере реакции между серной кислотой и тиосульфатом натрия).