Protokoll 1 Keemia alused (1)

Laboratoorne töö 1- Ideaalgaaside seadused
Eksperimentaalne töö 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, 250ml mõõtesilinder, termomeeter , baromeeter .
Töö käik
Kaalun tehnilistel kaaludel korgiga varustatud 300 ml kuiva kolbi (mass m1). Kolvi kaelale teen viltpliiatsiga märke korgi alumise serva kohale.
Juhin balloonist 7...8 minuti vältel kolbi CO2. Jälgin, et vooliku ots ulatuks peaaegu kolvi põhjani, aga ei oleks tihedalt vasti põhja. Muidu võib juhtuda, et kogu CO2 väljub voolikukimbu teistest harudest.
Sulgen kiirelt kolvi korgiga ja kaalun uuesti. Juhin kolbi 1...2 minuti vältel täiendavalt CO2, sulgen kolvi korgiga ning kaalun veelkord. Kolvi täitmist jätkan konstantse massi (mass m2) saavutamiseni. (Massi m2 ja m1 vahe on tavaliselt vahemikus 0,17...0,22g.)
Kolvi mahu (seega ka temas sisalduva gaasi mahu) määramiseks täidan kolvi märgini toatemperatuuril oleva veega ja vee mahu mõõdan mõõtesilindri abil.
Fikseerin katse sooritamise momendil termomeetri ja baromeetri abil õhutemperatuuri ja õhurõhu laboris.
Katsetulemused
mass m1 ( kolb + kork + õhk kolvis) m1 = 145,14g
mass m2 ( kolb + kork + CO2 kolvis) m2 = 145,24g
kolvi maht (õhu maht, CO2 maht) V = 320cm3
õhutemperatuur t = 294,15K
õhurõhk P = 101600 Pa
Arvutan õhu tiheduse ja selle kaudu õhu massi kolvis.
= 29g/mol / 22,4dm3/mol = 1,29 g/dm3
= 145,14g/1,29g/dm3 = 112,51 dm3
CO2=
CO2=101600Pa*0,32dm3*273K/101325Pa*294K = 0,298 dm3
= 0,298 dm3 * 1,29 g/dm3 = 0,38442 g
Arvutan kolvi massi (m3) vahest
m3 = m1 -
m3 = 145,14g - 0,38442g = 144,75g
ja CO2 mass (m(CO2)) vahest
m(CO2) = m2 – m3
m(CO2) = 145,24g – 144,75g = 0,4844g
Arvutan CO2 suhtelise tiheduse (D)
D = 0,4844g / 0,41022g = 1,18
Arvutan CO2 molaarmassi
M(CO2) = D *
M(CO2) = 1,18 * 29 g/mol = 34,25 g/mol
Arvutan katse süstemaatilise vea, lähtun CO2 tegelikust molaarmassist 44,0 g/mol
M(CO2) – 44 g/mol
34,25 g/mol – 44 g/mol = -9,75
Arvutan suhtelise vea
% =
% =
= 22,2%
Leida CO2 molaarmass kasutades muid lahenduskäike:
a) nCO2 =
nCO2= 0,298dm3/22,4dm3/mol = 0,0133 mol
M(CO2)= 0,4844g/0,0133mol = 36,42 g/mol
b)
M= 0,4844g*8,314*294K/101600Pa*0,000298m3 = 39,1 g/mol
Järeldus
Katsel saadud tulemus oli väga ebatäpne, kuna masside m1 ja m2 erinevus oli väiksem kui normaalne, lisaks võis osa CO2 eralduda ka katse käigus.
Eksperimentaalne töö 2
Metalli massi määramine reaktsioonis eralduva gaasi mahu järgi
Töö eesmärk
Gaasiliste ainete mahu mõõtmine, gaaside segud ja gaasi osarõhk, arvutused gaasidega reaktsioonivõrrandi põhjal.
Kasutatavad ained
10%- ne soolhappelahus, 50...100 mg metallitükk (Mg)
Töövahendid
Seade gaasi mahu mõõtmiseks, väike mõõtesilinder, filterpaber, termomeeter, baromeeter.
Töö käik
Katseseadeldis koosneb 2 kummivoolikuga ühendatud büretist, mis on täidetud veega. Üks bürett on ühendatud katseklaasiga, milles metall reageerib happega .
Metallitüki nr. 248 saades mähin selle märja filterpaberi sisse. Mõõdan 5...6 ml 10%-list soolhappelahust. Hoides katseklaasi happega väiksese nurga all, asetan metallitüki filterpaberiga katseklaasi seinale. Sulgen katseklaasi hermeetiliselt. Liigutan bürette üles-alla, et vee nivood oleks ühes tasapinnas. Märgin üles näidu ühelt büretilt (V1). Kukutan metallitüki happesse ja jälgin, kuidas reaktsioon algab ning vee nivoo bürettides muutub. Kui reaktsioon on lõppenud ja nivood enam ei muutu, jälgin, et vee nivoo püsiks enam-vähem paigal. Liigutan bürette üles-alla nii, et vee nivood mõlemas büretis oleksid jällegi ühes tasapinnas ja loen samalt büretilt uue nivoo näidu.
Fikseerin õhurõhu ja temperatuuri laboris. Arvutan reaktsioonivõrrandi põhjal eraldunud vesiniku mahu (V2-V1) järgi katseks antud metallitüki massi. Vesiniku mahu viin normaaltingimustele.
Katsetulemused
Vee nivoo büretil enne reaktsiooni V1 = 8,91cm3
Vee nivoo peale reaktsiooni V2 = 18,32 m3
Eraldunud vesiniku maht V = |V2-V1│= 9,41cm3
Õhurõhk P = 743,4 mmHg
Temperatuur tº = 21ºC = 294,15 K
Veeauru osarõhk temperatuuril tº pH2O = 18,7 mmHg
= 762,06 mmHg = 101600 Pa
Arvutan vesiniku osarõhu temperatuuril tº
= 762,06-18,7=743,4 mmHg = 99111,85 Pa
Arvutan vesiniku ruumala normaaltingimustel
= 99111,85*9,41*273,15 / 101325*294,15 = 8,55cm3
Leian metalli massi reaktsioonivõrrandi abil
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2
1mol 2mol 1mol 1mol
0,38mmol 0,38mmol
n(H2) = 8,55cm3 / 22,4mmol/cm3 = 0,38mmol
m(Mg) = 0,38mmol * 24,31 mg/mmol =9,24 mg
Leian katse süstemaatilise vea, lähtudes metallitüki tegelikust massist m(t) = 8,9 mg
= 9,24mg – 8,9mg = 0,34mg
Leian katse suhtelise vea
% =
= 3,4%
Järeldus
Tulemus on suhteliselt täpne ja viga tuleneb nii arvutustel tehtud ümardamistest kui ka reaktsiooni saagisest.