Схема установки для получения углекислого газа

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)- CO_2, бесцветный газ, без запаха, со слегка кисловатым вкусом. При атмосферном давлении диоксид углерода при охлаждении до -78^оС 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 (m_к+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

PV_к = ---------------

M_в

 

P – давление газа (Па); V – объем газа(м³); m – масса (г); M_в =29г/моль– молярная масса воздуха; T – температура (К); R = 8,31 Дж/(моль·К) -универсальная газовая постоянная.

 

10. Найдите массу пустой колбы с пробкой:

m_к = m_к+в – m_в

11. Найдите массу диоксида углерода в объеме колбы mг = m_к+г – m_к

12. Занесите все полученные значения в таблицу.

13. Вычислите молярную массу углекислого газа (M_г) двумя способами:

а) на основании плотности по воздуху:

М_г = 29·D_в, D_в =m_г/m_в

в) по уравнению Клапейрона–Менделеева:

m_гRT

PV_к = ---------------

M_г

 

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 = M_г - M(CO₂)

Относительная погрешность:

|D|

D_отн= ----------- 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 20^оС?

 

Лабораторная работа

«Скорость химических реакций»

Цель работы: изучить факторы, влияющие на скорость химических реакций (на примере реакции между серной кислотой и тиосульфатом натрия).