Keemia aluste 1. praktikumi protokoll - Süsinikdioksiidi molaarmassi määramine (2)

Eksperimentaalne töö nr. 1
Süsinikdioksiidi molaarmassi määramine
Töö eesmärk: Gaaside saamine laboratooriumis, seosed gaasiliste ainete mahu, temperatuuri ja rõhu vahel, gaasiliste ainete molaarmassi leidmine.
Töövahendid: CO2 balloon , 300 ml korgiga varustatud seisukolb, tehnilised kaalud, 250 ml mõõtesilinder, termomeeter , baromeeter .
Kasutatud ained: CO2, õhk, vesi
Töö käik: Kaaluda tehnilisel kaalul korgiga varustatud ~300 ml kuiv kolb (mass m1). Kolvi kaelale teha viltpliiatsiga märge korgi alumise serva kohale.
Balloonist juhtida 7-8 minuti vältel kolbi süsinikdioksiidi. Tulebi jälgida, et vooliku ots ulatuks peaaegu kolvi põhjani, aga ei oleks tihedalt vastu põhja. Muidu võib juhtuda, et kogu CO2 väljub voolikukimbu teistest harudest. Seejärel tuleb kolb sulgeda kiiresti korgiga ja kaaluda uuesti samal kaalul. Et katse tulemused oleksid täpsed juhtida kolbi 1-2 minuti vältel täiendavalt süsinikdioksiidi, kolb sulgeda korgiga ning kaaluda veekord. Kolvi täitmist jätkata konstantse massi (mass m2) saavutamiseni. (Masside m2 ja m1 vage on tavaliselt vahemikus 0,17 – 0,22 g.)
Kolvi mahu (seega ka temas sisalduva gaasi mahu) määramiseks tuleb täita kolb märgini toatemperatuuril oleva veega ja vee maht mõõta mõõtesilindri abil.
Fikseerida katse sooritamise momendil termomeetri ja baromeetri abil õhutemperatuur ja õhurõhk laboris.
Katsetulemused :
mass m1 (kolb + kork + õhk kolvis) m1 = 143,72 g
mass m2 (kolb + kork + CO2 kolvis) m2 = 143,9 g
kolvi maht (õhu maht, CO2 maht) V = 312 ml
õhutemperatuur t° = 20,5 oC = 293,65 K
õhurõhk P = 100,3 kPa = 100300 Pa
*1 l = 1 dm3
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs:
Arvutada milline on õhu (CO2) maht kolvis normaaltingimusel (V0).
Selleks kasutati valemit: V0 =
V0 = = 291,08 mg = 0,29 g
*T0 = 273,15 K
*P0 = 100000Pa
Kasutades gaaside tiheduse valemit ja teades õhu keskmist molaarmassi, leida õhu tihedus normaaltingimustel (P0) ning selle kaudu õhu mass kolvis (mõhk).
Mõhk = 29 g/mol
ρ0= ρ0õhk =
= 1,29 g/dm3
m = ρõhk
* V0 mõhk = 1,29 * 0,29 = 0,37 g
Arvutada kolvi ning korgi mass (m3) vahest.
m3 = m1 – mõhk m3 = 143,72 – 0,37 = 143,35 g
ja CO2 mass (mCO2) vahest
mCO2 = m2 – m3 mCO2 = 143,9 – 143,35 = 0,55 g
Leitud süsinikdioksiidi ning õhu massidest mCO2 ja mõhk arvutata süsinikdioksiidi suhteline tihedus (D) õhu suhtes ning selle kaudu süsinikdioksiidi molaarmass MCO2.
Dõhk = Dõhk =
= 1,48 g/mol
MCO2 = Dõhk * 29 MCO2 = 1,48 * 29 = 42,92 g/mol
Vastus: Vastavalt arvutustele tuli süsinikdioksiido molaarmassika 42,92 g/mol.
Kokkuvõte ja järeldused: Arvutati katse süstemaatiline viga, lähtudes CO2 tegelikust molaarmassist 44,0 g/mol ja katseliselt määratud molaarmassist MCO2.
∆ = MCO2 – 44,0 g/mol ∆ = 42,92 g/mol – 44,0 g/mol = -1,08
Ja suhteline viga
∆% =
∆% =
= 2,5 %
Viga vastuses võis tekkida mõne lähteandme vales mõõtmises.
Süsinikdioksiidi molaarmassi leidmine, kasutades ka muid lahenduskäike:

moolide arvu kaudu (V0CO2→ nCO2→ MCO2)
V0 = 0,29 g ja M(CO2) = 44 g/mol
n =
n =
= 0,013 mol
n = M =
= 42,3 g/mol

kasutades Clapeyroni võrrandit (PV = * RT)
100300 * 0,29 =
* 8,314 * 293,15
29087 =
M = 46 g/mol
Eksperimentaalne töö nr. 2
Metalli massi määramine reaktsioonis eralduva gaasi mahu järgi
Töö eesmärk: Gaasiliste ainete mahu mõõtmine, gaaside segud ja gaasi osarõhk, arvutused gaasidega reaktsioonivõrrandi põhjal.
Töövahendid: Seade gaasi mahu mõõtmiseks, väike mõõtesilinder, filterpaber, termomeeter, baromeeter.
Kasutatud ained: 10%-ne soolhappelahus, 6,0 mg metallitükk (Mg)
Töö käik: Katses leitakse magneesiumi mass reaktsioonis soolhappega eralduva vesiniku mahu põhjal: Mg + 2HCl = MgCl2 + H2
Ettevalmistus: Eemaldada katseklaas ja pesta ning loptutada see hoolikalt destilleeritud veega. Büretid sättida ühele kõrgusele ning kontrollida, et vee nivoo oleks mõlemas büretis silma järgi ühel kõrgusel ja büreti keskel. Vajadusel tuleb lisada või eemaldada büretist vett. Katseklaas ühendda tihedalt korgiga. Seejärel tõsta üks büretiharu teisest 15 cm kõrgemale ning jälgida paar minutit, kas vee nivoo püsib paigal. Kui vee nivoo ei muutunu, on katseseade hermeetiline ja võib alustada katset. Büretid viia taas ühele kõrgusele ja katseklass eemaldada.
Katse kirjeldus: Võtta metallitükk ning mähkida see märja filterpaberi sisse (mitte väga tihedalt, sest paber pidi katse käigus avanema). Mõõta väikese mõõtesilindriga 5-6 ml 10%-st soolhappelahust. Hape valada läbi lehtri katseklaasi nii, et katseklaasi ülaosa oi puutuks happega kokku.
Happega katseklaasi tuleb hoida väikese nurga all ning metallitükk filterpaberiga asetada katseklassi seinalt umbes 1 cm allapoole avaust. Katseklaas sulgeda hermeetiliselt nii nagu kontrolli ajal, vältida liigutusi, mis võiksid metallitüki happesse kukutada.
Seejärel tuleb liigutada bürette üles-alla nii, et vee nivood mõlemas büretis oleksid ühes tasapinnas. Tuleb märkida võimalikult täpselt üles näit büretil (V1). Näidu lugemisel peab silm olema samal tasapinnal vee nivooga ning näit võtta meniski kaare madalaimalt kohalt.
V1 = 7,45 ml
Katseklaasi järsult liigutades kukutada metallitükk happesse. Loksutada , et paber võimalikult rohkem avaneks ja jälgida, kuidas reaktsioon algab ning vee nivoo bürettides muutub.
Reaktsiooni lõppedes lasta eraldunud vesinikul 2-3 minutit jahtuda, jälgides, et vee nivoo püsiks enam-vähem paigal.
Lõpuks liigutada bürette üles-alla nii, et vee nivood mõlemas büretis oleksid jällegi silma järgi ühes tasapinnas ja lugeda samalt büretilt uus nivoo näit (V2)
V2 = 13,2 ml
Fikseerida õhurõhk ja temperatuur laboris. Arvutada reaktsioonivõrrandit aluseks võttes eraldunud vesiniku mahu (V2 – V1) järgi katseks antud metallitüki mass.
V = 13,2 – 7,45 = 5,75 ml
Katsetulemused:
Vee nivoo büretil enne reaktsiooni: V1 = 7,45 ml
Vee nivoo büretil peale reaktsiooni: V2 = 13,2 ml
Eraldunud vesiniku maht: V = 5,75 ml
Gaasi rõhk büretis: Püld = 100200 Pa
Temperatuur: t0 = 20,5 0C = 293,65 K
Veeauru osarõhk temperatuurist t0: pH20 = 18,7 * 1000 = 18700 Pa
* pH2O mmHg = 210C = 18,7 mmHg
Katseandemte töötlus ja tulemuste analüüs:
Arvutada reaktsioonil eraldunud vesiniku maht normaaltingimustel kasutades valemit:
V0
V00,00436 dm3
Reaktsioonivõrrandit aluseks võttes arvutada katses reageerinud matallitüki mass kasutades võrdust:
m =
* MMg[g/mol]
m 0,00436 dm3
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2
24,3 g/mol 22,4 dm3/mol
Kokkuvõte ja järeldused:
Süstemaatiline viga: ∆= 6,0 – 4,72 = 1,28 mg
∆ = (1,28/6,0) * 100 = 21 %
Vastuste erinevused võisid tekkida mõne väikse vale mõõtmise või mitte õigetes tingimustes katsete tegemise tagajärjel. Põhjuseks võib olla ka valearvestus.