Keemia alused: süsinikdioksiidi molaarmassi määramine (0)

Eksperimentaalne töö 1

Süsinikdioksiidi molaarmassi määramine

Töö ülesanne ja eesmärgid

Töö ülesandeks on laboratooriumis gaaside saamine. Samuti õppida tundma seoseid gaasiliste ainete mahu, temperatuuri ning rõhu vahel. Eesmärk on leida gaasilise aine molaarmass , kasutades eelmainitud seoseid gaasiliste ainete omaduste vahel.

Sissejuhatus

Õhu mahu arvutamiseks (CO2) kolvis normaaltingimusel (V0) kasutatakse valemit:
Gaaside tiheduse valem:
Õhu mass:
mõhk = ρ0 õhk ⋅ V0
Suhteline tihedus:
Katse süstemaatiline viga, kus 44 g/mol on CO2 tegelik molaarmass:
Katse suhteline viga:
Moolide arv:
Clapeyroni võrrand:

Kasutatud mõõteseadmed , töövahendid ja kemikaalid

Kasutatud mõõteseadmed: tehniline kaal, 250 ml mõõtesilinder, baromeeter , termomeeter
Kasutatud töövahendid: ~300 ml korgiga varustatud kolb , viltpliiats, CO2 balloon ,

Kasutatud ained: CO2, H2O, õhk

Kasutatud uurimis - ja analüüsimeetodid ning metoodikad

Meetod: Kolbi kogutud süsinikdioksiidi kaalumine ning selle põhjal arvutuste tegemine.
Metoodika: Tehnilisel kaalul kaaluda korgiga varustatud ~300 ml kuiv kolb. Seejärel teha viltpliiatsiga kolvi kaelale märge korgi alumise serva kohale. Juhtida balloonist 7-8 minuti vältel kolbi süsinikdioksiidi. Jälgida tuleb, et vooliku ots ulatuks kolvi põhjani, kuid ei oleks tihedalt vastu põhja. Vastasel juhul väljub kogu CO2 voolikukimbu teistest harudest. Ette nähtud aja möödudes , tuleb kolb kiiresti sulgeda korgiga ning uuesti kaaluda samal kaalul. Katsetulemuste täpsustamiseks tuleb 1-2 minuti vältel kolbi juhtida täiendavat süsinikdioksiidi. Taas sulgeda kolb korgiga ning veelkord kaaluda. Kolvi täitmist tuleb jätkata püsiva massi saavutamiseni. Kolvi mahu määramiseks tuleb kolb täita viltpliiatsiga tehtud märgini toatemperatuuril oleva veega ja vee maht mõõta mõõtesilindri abil. Katse sooritamise momendil fikseerida termomeetri ja baromeetri abil õhutemperatuur ja õhurõhk laboris.

Katseandmed

mass m1 (kolb + kork + õhk kolvis) m1 = 142,25 g
mass m2 (kolb + kork + CO2 kolvis) m2 = 142,44 g
kolvi maht (õhu maht, CO2 maht) V = 326 ml = 0,326 l
õhutemperatuur t° = 22˚C = 295,15K
õhurõhk P = 102400 Pa

Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs

Arvutan, milline oleks õhu maht kolvis normaaltingimustel (V0)
Leian õhu tiheduse normaaltingimustel kasutades gaaside tiheduse valemit
Mõhk = 29 g/mol
Arvutan õhu massi kolvis
mõhk = ρ0õhk ∙ V0 = 1,29 g/dm3 ∙ 0,305 L = 0,39 g
Arvutan kolvi ja korgi massi (m3) vahest
m3 = m1 – mõhk = 142,25 – 0,39= 141,86 (g)
Arvutan CO2 massi (mCO2) vahest
Arvutan süsinikdioksiidi ja õhu masside kaudu süsinikdioksiidi suhtelise tiheduse (D) õhu suhtes
Arvutan leitud süsinikdioksiidi ning õhu massidest mCO2 ja mõhk süsinikdioksiidi suhteline tihedus (D) õhu suhtes ning selle kaudu süsinikdioksiidi molaarmass MCO2
Arvutan katse süstemaatilise vea, lähtudes CO2 tegelikust molaarmassist 44 g/mol ja katseliselt määratud molaarmassist MCO2
Leian katse suhtelise vea

Kokkuvõte

Katse eesmärk sai täidetud. Arvutatud süsihappegaasi molaarmassi suhteline viga oli 1,8% ning süstemaatiline viga -0,9 g/mol. Vea võis tingida ebatäpne mõõtmine ning ligikaudsed arvutused.

Lisaülesanded

Leian süsinikdioksiidi molaarmassi moolide arvu kaudu

V0CO2 = 0,305
Leian süsinikdioksiidi moolide arvu valemi
kaudu
Leian süsinikdioksiidi molaarmassi kasutades valemit

Leian süsinikdioksiidi molaarmassi kasutades Clapeyroni võrrandit

, kus R=8,314 J/mol∙K
P = 102400 Pa
V = 0,305 L = 0,000305 m3
m = 0,58 g
T = 295,15 K

Eksperimentaalne töö 2

Metalli massi määramine reaktsioonis eralduva gaasi mahu järgi

Töö ülesanne ja eesmärgid

Töö eesmärgiks on gaasiliste ainete mahu mõõtmine. Õppida tundma gaaside segusid ja saada teada, mis on gaasi osarõhk ning teha arvutusi gaasidega reaktsioonivõrrandi põhjal.

Sissejuhatus

Katses toimub reaktsioon magneesiumi ja soolhappega, mille saadusteks on magneesiumkloriid ning vesinik , mille mahu põhjal leitakse katses kasutatud magneesiumi tüki mass.
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
Selles katses kogutakse eralduv vesinik vee kohale, mistõttu vesinik sisaldab ka veeauru ja vastavalt Daltoni seadusele
millest
tuleb vesiniku mahu viimiseks normaaltingimustele kasutada järgmist seost:
Püld – gaasisegu rõhk süsteemis ( büretis ), mis võrdub õhurõhuga mõõtmishetkel
Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid
Kasutatavad ained: 10%-ne soolhappelahus, 5,0...10,0 mg metallitükk (Mg)
Töövahendid: Seade gaasi mahu mõõtmiseks, väike mõõtesilinder, filterpaber , termomeeter, baromeeter

Kasutatud uurimis- ja analüüsimeetodid ning metoodikad

Meetod: magneesiumi massi leidmine reaktsiooni soolhappega eralduva vesiniku mahu põhjal
Metoodika: Katseseadeldis koosneb kahest kummivoolikuga ühendatud büretist, mis on täidetud veega. Üks bürett on ühendatud katseklaasiga, milles metall reageerib happega. Sättida vee nivood bürettides ühele kõrgusele.
Magneesiumi tükk mähkida märga filterpaberisse. Mõõta mõõtesilindriga 5-6 ml 10% soolhappe lahust, mis tuleb valada lehtri abil katseklaasi. Hoides katseklaasi happega väikese nurga all, asetada metallitükk filterpaberiga katseklaasi seinale umbes 1 cm allapoole avaust. Katseklaas sulgeda hermeetiliselt . Liigutades katseklaasi järsult, kukutada metallitükk happesse ja jälgitakse nivoode muutust bürettides. Reaktsiooni lõppedes, liigutada bürettide nivood jälle ühele kõrgusele ja lugeda samalt büretilt uus nivoo näit. Näitude vahe järgi tehakse kindlaks vesiniku maht normaaltingimustel. Fikseerida õhurõhk ja temperatuur laboris.

Katseandmed

Vee nivoo büretil enne reaktsiooni V1 = 14,8 ml
Vee nivoo peale reaktsiooni V2 = 22,1 ml
Eraldunud vesiniku maht V = | V2 – V1 | = | 22,1 -14,8 | =7,3 ml · 10-3= 0,0073 L
Gaasi rõhk büretis (võrdub õhurõhuga
kui vee nivood on samas tasapinnas) Püld = 102,4 · 1000 = 102400 Pa
Temperatuur t° = 22°C = 295,15 K
Veeauru osarõhk temperatuuril t° pH2O = 19,8 mm/Hg

Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs

Arvutan eraldunud vesiniku ruumala normaaltingimustel
Arvutan vesiniku ainehulga
Tean reaktsioonivõrrandi järg , et n(H2) = n(Mg), see tähendab, et
nMg = 0,00030 mol
Arvutan magneesiumi massi moolide arvu järgi
Arvutan katse süstemaatilise vea
Arvutan katse suhtelise vea

Kokkuvõte

Töös jälgiti magneesiumi reaktsiooni soolhappelahusega ning määrati magneesiumi mass reaktsioonis eralduva gaasi mahu järgi. Esines üsna suur viga leitud massi ja magneesiumi tüki õige massi vahel. Vea võisid põhjustada ebatäpsed mõõtmistulemused.