Protokoll 4 (5)

Laboratoorne töö 4
Süsinikdioksiidi molaarmassi määramine
Nimi, Rühm, Matrikli nr.
Õppejõud: Nimi
Aeg: kuupäev
Ülesanne
Gaaside saamine laboratooriumis; gaasiliste ainete mahu, temperatuuri ja rõhu vaheliste
seoste leidmine; gaasiliste ainete molaarmassi leidmine.
Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid
CO2 balloon , korgiga varustatud seisukolb (300 cm3), tehniline
kaal, mõõtesilinder (250 cm3), termomeeter , baromeeter.
Töö käik/Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs
1. Kaalun tehnilisel kaalul korgiga varustatud 300 cm3 kuiva kolvi (mass m1).
Kolvi kaelale teen viltpliiatsiga märke korgi alumise serva kohale.
2. Juhin balloonist kolbi süsinikdioksiidi 7-8 minuti vältel. Jälgin, et vooliku
ots ulatuks peaaegu kolvi põhjani, aga ei oleks tihedalt vastu põhja. Muidu võib
juhtuda, et kogu CO2 väljub voolikukimbu teistest harudest.
3. Sulgen kolvi kiiresti korgiga ja kaalun uuesti (m2).
4. Juhin kolbi 1-2 minuti vältel täiendavalt süsinikdioksiidi, sulgenkorgiga ning
kaalun veelkord. Kolvi täitmist jätkan konstantse massi (mass m2) saavutamiseni.
(Masside m2 ja m1 vahe on tavaliselt vahemikus 0.17 – 0.22 g).
5. Kolvimahu (seega ka temas sisalduva gaasimahu)määramiseks täidan kolbmärgini
toatemperatuuril oleva veega ja mõõdan vee mahu 250 cm3 mõõtsilindri abil. Kuna
kogu vesi korraga mõõtsilindrisse ei mahu, mõõdan kolvis oleva vee mahu kahes
jaos ja tulemused liidan.
6. Fikseerin termomeetri ja baromeetri abil õhutemperatuuri ja õhurõhu laboris
katse sooritamise momendil.
Katsetulemused :
1)mass m1 ( kolb + kork + õhk kolvis) = 144,54g
4)mass m2 (kolb + kork + CO2 kolvis) = 144,73g/144,72g/144,73g (kolme kaalumise tulemused)
ehk, konstantseks massiks tuleb (m2)144,73g
5) Kolvi sisse mahub 316ml vett.
6) Temperatuur laboris 21 kraadi, õhurõhk laboris on 99400 Pa
Katse arvutused
1) Arvutan, milline on gaasi maht kolvis normaaltingimustel
Esiteks teiseldan kraadid kelviniteks:
T(K) = t(° C) + 273,15
T(K) = 21° C + 273,15 = 294,15K
Ja nüüd arvutan gaasi mahu kolvis normaaltingimustel antud valemiga:
V0 = (P * V * T0) / (P0 * T), [dm3]
kus: V0 on gaasi maht normaal - või standardtingimustel;
P0 – normaal- või standardtingimustele vastav rõhk (sõltuvalt valitud ühikutest);
T0 – normaal- ja standardtingimustele vastav temperatuur kelvinites (273 K);
P ja T – rõhk ja temperatuur, mille juures maht V on antud või mõõdetud.
V0 = (99400Pa * 0,316 dm3 * 273K) / (1000Pa * 273,15K) = 0,29dm3
V: gaasi maht normaaltingimustes on 0,29dm3
2) Kasutades gaaside tiheduse valemit ja teades õhu keskmist molaarmassi, leian õhu tiheduse normaaltingimustes ning selle kaudu õhu massi kolvis
Õhu tihedus normaaltingimustes valem on: pº õhk = (Mgaas[g/mol]) / (22,4dm3/mol), [g/mol]
pº õhk = (29M) / (22,4dm3/mol) = 1,29 g/dm3
V: õhu tihedus normaaltingimustes on 1,29 g/dm3
Seega leian õhu massi kolvis valemiga: mõhk = Pº õhk * V0 ,[g]
mõhk = 1,29 g/dm3 * 0,29dm3 = 0,37g
V: õhu mass kolvis on 0,37g
3) Arvutan kolvi ning korgi massi (m3) vahest
valem: m3 = m1 − mõhk, [g]
Antud: m3 = 144,54g ; mõhk = 0,37g
m3 = 144,54g – 0,37g = 144,18g
ja CO2 mass (mCO2) vahest valemiga: m(CO2) = m2 - m3
Antud: m3 = 144,18g ; m2 = 144,73g
m(CO2) = 144,73g – 144,18g = 0,55g
4) Leitud süsinikdioksiidi ning õhu massidest m(CO2) ja m(õhk) arvutan süsinikdioksiidi
suhtelise tiheduse (D) õhu suhtes ning selle kaudu süsinikdioksiidi molaarmassi M(CO2)
Suhtelise tiheduse (D) õhu suhtes valem: D = (m1) / (m2)
Seega; Dõhk = (0,55g) / (0,37g) = 1,48g
Nüüd süsinikdioksiidi molaarmass valemiga Mgaas = Dõhk * 29,0
Ehk; Mgaas = 1,48g * 29 = 43,11g/mol
5) Leian süsinikdioksiidi molaarmassi M(CO2) Mendelejev – Clapeyroni võrrandi
abil
Valem: PV = (m/M) * RT
Antud: T = 294,15K ; universaalne gaasikonstant (R) = 8,314
Seega: PV = (0,55g / 43,11dm3/mol) * 8,314 * 294,15K = 31,2 = M(CO2)
V: M(CO2) Mendelejev–Clapeyroni võrrandi abil on 31,2g/mol
6) Arvutan katse süstemaatilise vea, lähtudes CO2 tegelikust molaarmassist 44,0 g/mol ja katseliselt määratud molaarmassist M(CO2)
Katse süstemaatiline viga valemiga: Δ = M(CO2) − 44g/mol
Antud: M(CO2) = 43,11g/mol
Seega: Δ = 43,11g/mol – 44g/mol = 0,89g/mol
ja suhteline süstemaatiline viga valemiga:
Δ% = ((M(CO2) – 44) / 44)) * 100%
Ehk; Δ% = ((43,11g/mol – 44) / 44)) * 100% = 2%
V: Suhteline süstemaatiline viga on 2%
Kokkuvõte või järeldused
Laboratoorne töö on algusest peale tehtud ja arvutatud õigesti.