Результаты измерений и вычислений

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЯРНОЙ МАССЫГАЗООБРАЗНОГО ВЕЩЕСТВА

Теоретическая часть: Атомно-молекулярное учение. Понятия: атом, молекула, химический элемент, относительная молекулярная масса, количество вещества, молярная масса, молярный объем газообразных веществ при н.у. Законы стехиометрии (формулировка, математическое выражение): закон сохранения массы веществ, закон кратных отношений, закон постоянства состава, закон объемных отношений, закон Авогадро и следствия из него, объединенный закон газового состояния, уравнение Менделеева – Клапейрона. Вывод формул для расчета М(СО₂) с использованием уравнения Менделеева - Клапейрона и следствий из закона Авогадро. Решение задач. №№ 36, 43, 44, 48, 53, 54, 57, 69, 75,86,87,99,101,106,124,128,129,162

Практическая часть: оборудование - установка для получения и очистки СО₂, технохимические весы (0,01 г), барометр (2 гПа), термометр (1 °С), мерный цилиндр (1 мл), колба плоскодонная с резиновой пробкой. Реактивы: мрамор (СаСО₃), 10 % раствор соляной кислоты (HCl), бикарбонат натрия (NaHCO₃), серная кислота концентрированная (H₂SO₄, 98 %).

Вывод формулы для расчета М (СО₂)

Используем для вывода формулы для расчета М(СО ₂) уравнение Менделеева - Клапейрона:

, (1.1)

где m(CO₂) - масса CO₂, г; P - давление газа, Па; V - объем газа, м³; R - универсальная газовая постоянная, Дж / моль • К; T - температура, К; M(CO₂) - молярная масса CO₂, г/моль.

Закон Авогадро:

,

где V(CO₂) - объем газа, мл; V_mt - молярный объем в условиях опыта, мл.

(1.2)

(1.3)

29 г/моль. (1.4)

Описание установки для получения оксида углерода представлено на рисунке 1.

Рис. 1. Установка для получения оксида углерода

1- аппарат Киппа; 2, 3 - промывные склянки; 4 - газовая трубка; 5 - плоскодонная колба; 6 - кран.

Получение углекислого газа производится в аппарате Киппа (1) при действии на мрамор 10% соляной кислоты. После выхода из аппарата Киппа газ нужно очистить от примесей путем пропускания через склянки: (2) - наполнена бикарбонатом натрия, для очистки от примесей хлористого водорода, (3) - наполнена концентрированной серной кислотой для удаления паров воды.

План эксперимента

1. Чистую сухую колбу (5) плотно закрыть резиновой пробкой и отметить резиновым кольцом (или специальным карандашом по стеклу) уровень, до которого вошла пробка в горло колбы.

2. Взвесить колбу на весах. Записать массу колбы с воздухом в таблицу

3. Наполнить колбу углекислым газом. Для чего опустить в колбу до дна газовую трубку (4) от склянки (3), открыть кран (6) аппарата Киппа и 2 - 3 минуты пропускать углекислый газ (полноту заполнения колбы проверить зажженной спичкой). Затем, не закрывая крана, вынуть газоотводную трубку, закрыть колбу пробкой до отметки. Закрыть кран (6) аппарата Киппа.

4. Взвесить на тех же весах колбу с углекислым газом.

5. Заполнение колбы повторить, взвесив еще раз колбу с СО₂. Результаты взвешиваний не должны расходиться более чем на 0,01 г. Записать массу колбы с углекислым газом (m₂).

6. Записать в таблицу 1 показания термометра и барометра, имеющихся в лаборатории.

7. Измерить объем колбы. Для этого наполнить колбу водопроводной водой до отметки, вылить воду в мерный цилиндр и записать результат измерения (Vt) в таблицу.

Таблица 1.

Результаты измерений и вычислений

Расчеты и выводы

1. Дополнительные сведения, необходимые для обработки результатов и оформления отчета:

где р_возд - плотность воздуха, г/см³; М_{(воздуха)} - молярная масса воздуха, г/моль;

V_{mt -} молярный объем в условиях опыта (1.2), мл.

Вычислите массу воздуха в колбе (m₃): m₃ = р·V_t

Вычислите массу пустой колбы (m₄): m₄ = m₁ - m₃

Вычислите массу углекислого газа в колбе (m₅): m₅ = m₂ - m₄

Результаты запишите в таблицу 1.

2. Используя результаты опыта, вычислите M(CO₂) _{опытное} тремя способами с использованием уравнения Менделеева - Клапейрона (1.1), закона Авогадро (1.3, 1.4)

Рассчитайте теоретическое значение M(CO₂), используя величины М(С), М(О).

Внесите в таблицу M_теор и M_опытн - наиболее близкое по значению к M_теор.

Используя табличные значения M_теор и M_опытн, рассчитайте относительную погрешность определения М (СО₂). Сдайте отчет на проверку.