Keemia protokoll 1 - Süsinikdioksiidi molaarmassi määramine (0)

Eksperimentaalne töö 1

Süsinikdioksiidi molaarmassi määramine

Töö eesmärk

Gaaside saamine laboratooriumis, seosed gaasiliste ainete mahu, temperatuuri ja rõhu vahel, gaasiliste ainete molaarmassi leidmine.

Töövahendid ja ained

Töövahendid: CO2 balloon , 300 ml korgiga varustatud seisukolb, tehnilised kaalud, 250 ml mõõtesilinder, termomeeter , baromeeter .
Ained: CO2 ja H2O

Töö käik

Kaaluda korgiga varustatud ~300 ml kuiv kolb . Kolvi kaelale teha viltpliiatsiga märge korgi alumise serva kohale. Juhtida 7- 8 minuti vältel kolbi süsinikdioksiidi. Panna kolvile kork peale ja kaaluda uuesti. Juhtida kolbi 1- 2 minuti vältel täiendavalt süsinikdioksiidi, sulgeda kolb korgiga ning kaaluda veelkord . Kolvi täitmist jätkata konstantse massi saavutamiseni. Kolvi mahu (seega ka temas sisalduva gaasi mahu) määramiseks täita kolb märgini toatemperatuuril oleva veega ja vee maht mõõta mõõtesilindri abil. Fikseerida katse sooritamise momendil õhutemperatuur ja õhurõhk laboris. Arvutada õhu mass kolvis. Arvutada katsetulemuste järgi CO2 molaarmass ning võrrelda seda tegelikuga. Leida süstemaatiline ja suhteline viga.
CaCO3 + 2HCl => CaCl2 + CO2 + H2O

Katsetulemused

mass m1 (kolb + kork + õhk kolvis) m1 = 144,64 g
mass m2 (kolb + kork + CO2 kolvis) m2 = 144,84 g
kolvi maht (õhu maht, CO2 maht) V = 322 ml = 0,322 dm3
õhutemperatuur t° = 21 °C = 294 K
õhurõhk P = 100100 Pa

Katseandmete töötlus ja analüüs

Arvutada õhu (CO2) maht kolvis normaaltingimustel (V0).
V0 on gaasi maht normaal - või standardtingimustel, P0 normaal- või standardtingimustel vastav rõhk, T0 normaal- ja standardtingimustel vastav temperatuur Kelvinites, P ja T aga rõhk ja temperatuur, mille juures maht V on antud või mõõdetud.
Leida õhu tihedus normaaltingimustel teades õhu keskmist molaarmassi ja kasutades gaaside tiheduse valemit.
Leida õhu mass kolvis
Arvutada kolvi ja korgi mass (m2) vahest:
Arvutada CO2 mass:
Leitud süsinikdioksiidi ning õhu massidest mCO2 ja mõhk arvutada süsinikdioksiidi suhteline tihedus (D) õhu suhtes:
Arvutada süsinikdioksiidi suhtelise tiheduse kaudu süsinikdioksiidi molaarmass M(CO2)
Arvutada katse absoluutne viga, lähtudes CO2 tegelikust molaarmassist 44,0 g/mol ja katseliselt määratud molaarmassist M(CO2).
Δ = MCO2 – 44,0 g/mol
Arvutada katse suhteline viga

Järeldus

Katse ja arvutuste tulemusena sain süsinikdioksiidi molaarmassiks 44,08 g/ mol. Tegelik molaarmass on aga 44 g/ mol. Katsel esineb suhteline viga 0,18%. Tulemus on suhteliselt täpne, kuid vea tekkeks võib olla mitmeid põhjuseid:

Korgi hermeetilisus pole kindel.

Kolvist pole võimalik kogu õhku välja saada.

CO2 kadusid on võimalik vähendada korki peale pannes, ent mitte täielikult kaotada.

Leida süsinikdioksiidi molaarmass, kasutades ka muid lahenduskäike

Moolide arvu kaudu
V0 = 0,295 dm3
Vm= 22,4 mol/ dm3
m(CO2)= 0,58g

Kasutades Clapeyroni võrrandit

Eksperimentaalne töö nr 2

Metallimassi määramine reaktsioonis eralduva gaasi mahu järgi

Töö eesmärk

Gaasiliste ainete mahu mõõtmine, gaaside segud ja gaasi osarõhk, arvutused gaasidega reaktsioonivõrrandi põhjal.

Töövahendid ja ained

Töövahendid: Seade gaasi mahu mõõtmiseks, väike mõõtesilinder, filterpaber, termomeeter, baromeeter.
Ained: 10%-ne soolhappelahus, 5,0...10,0 mg metallitükk (Mg )

Töö käik

Katseseadeldis koosneb kahest kummivoolikuga ühendatud büretist, mis on täidetud veega. Üks bürett on ühendatud katseklaasiga, milles metall reageerib happega .
Enne katset eemaldada katseklaas ja puhastada destilleeritud veega. Sättida büretid ühele kõrgusele ning kontrollida, et vee nivoo oleks mõlemas büretis silma järgi ühel kõrgusel ja büreti keskel. Vajadusel lisada või eemaldada büretist destilleeritud vett. Ühendada katseklaas tihedalt korgiga. Tõsta üks büretiharu teisest 15...20 cm kõrgemale ning jälgida paar minutit, kas vee nivoo püsib paigal. Kui nivoo ei muutu, on katseseade hermeetiline ja võib alustada katset. Vastasel juhul kontrollida korke ja voolikuid, et tagada hermeetilisus, ja proovida uuesti. Viia büretid taas ühele kõrgusele ja eemaldada katseklaas.
Metallitükk tuleb mähkida filterpaberi sisse ja siis seda niisutada destilleeritud veega. Mõõta väikese mõõtesilindriga 5- 6 ml 10%-st soolhappelahust. Valada hape läbi lehtri katseklaasi nii, et katseklaasi ülaosa ei puutuks happega kokku. Hoides katseklaasi happega väikese nurga all, asetada metallitükk filterpaberiga katseklaasi seinale umbes 1 cm allapoole avaust. Liigutada bürette üles-alla nii, et vee nivood mõlemas büretis oleksid ühes tasapinnas. Märkida üles ühe büreti näit. Kukutada metallitükk hapesse ja vaadata, kuidas reaktsioon toimub. Kui reaktsioon on toimunud ja nivood enam ei muutu, lasta vesinikul mõned mintid jahtuda. Liigutada taas bürette üles-alla, et nivood oleks võrdsed ja lugeda samalt büretilt uus nivoo näit. Fikseerida õhurõhk ja temperatuur laboris. Arvutada metallitüki mass

Katsetulemused

Vee nivoo büretil enne reaktsiooni V1 = 15,2 ml
Vee nivoo peale reaktsiooni V2 = 22,7 ml
Eraldunud vesiniku maht V = | V2 – V1 | = 7,5 ml= 0,0075 dm3
Gaasi rõhk büretis (võrdub õhurõhuga kui vee nivood on samas tasapinnas) Püld =100100 Pa
Temperatuur t° = 294,15 K
Veeauru osarõhk temperatuuril t° P(H2O) = 18,7 mmHg = 2493,13 Pa
M(Mg) = 24,3 g/mol

Arvutused

Arvutan vesiniku ruumala normaaltingimustel
Arvutan metallitüki massi kasutades reaktsioonivõrrandit
Leian katse absoluutse vea, lähtudes metallitüki tegelikust massist mtegelik= 7,4mg
Leian katse suhtelise vea

Järeldus

Tulemus on suhteliset täpne, veaprotsent 1,76% ja viga võib tuleneda arvutustel tehtud ümardamistest ning samuti ka sellest kui täpselt määrasin nivoo näidu büretilt.
7