Süsinikdioksiidi molaarmassi määramine ja metalli massi määramine (0)

Laboratoorne töö 1
Töö ülesanne
süsinikdioksiidi molaarmassi määramine
Töö eesmärk
Gaaside saamine laboratooriumis, seosed gaasiliste ainete mahu, temperatuuri ja rõhu vahel, gaasiliste ainete molaarmassi leidmine
Sissejuhatus
Ideaalgaas -oletatav gaas , mille molekulidel puudub ruumala, on ainult
punktmass ning molekulide vahel puuduvad vastasmõjud.
Gaasi mahu arvutamine normaaltingimustel: temperatuur (t°): 273,15 K (0°C)
õhurõhk (P): 101 325 Pa (1,0 atm; 760 mm Hg
Gaasi mahu arvutamine standardtingimustel:
temperatuur:(t°): 273,15 K (0°C)
õhurõhk (P): 100 000 Pa (0,987 atm; 750 mm Hg)
Avogadro seadus. Kõikide gaaside võrdsed ruumalad sisaldavad ühesugusel temperatuuril ja rõhul võrdse arvu molekule või aatomeid (väärisgaasid). Kui normaaltingimustel on 1,0 mooli gaasi maht ehk molaarruumala Vm= 22,4 dm3/mol, siis standardtingimustel
101 325
Vm= 22,4·————— = 22,7 dm3/mol
100 000
Kasutatud arvutusvalemeid:
Clapeyroni võrrand:
Ühe mooli gaasilise aine korral PVm
R= ———— , kus R-universaalne gaasikonstant
T
mRT mRT
n mooli gaasi kohta kehtib seos PV°= ——— ehk M= ————
M PV°
PVT°
Õhu maht V°= ——— , kus V°-gaasi maht normaal -või standardtingimustel
P°T V-kolvi maht
P-rõhk
P°-normaaltingimustele vastav rõhk
T- toatemperatuur
T°-temperatuur normaal-või standardtingimustel
Gaasi absoluutne tihedus normaaltingimustel ehk 1 kuupdetsimeetri gaasi mass normaaltingimustel Mgaas [g/mol]
ρ°= ——————— g/dm3
22,4 [dm3/mol]
Õhu mass kolvis: mõhk= ρ°õhk · V°
Gaasi suhteline tihedus (D) on ühe gaasi massi suhe teise gaasi massi samadel tingimustel ( V, P, T). Gaasi suhteline tihedus on ühikuta suurus ja näitab, mitu korda on antud gaas teistest raskem või kergem. D= m1/m2=mco2/mõhk
Süsinikdioksiidi molaarmass : M(CO2)= D · 29
Absoluutne viga: Δ= Mco2- 44,0 g/mol
|Mco2- 44,0| · 100%
Suhteline viga: Δ= ———————— %
44,0 g/mol
m
Moolide arv n= —— , kus m- mass (g)
M M- molaarmass (g/mol)
Kasutatud mõõteseadmed , töövahendid ja kemikaalid
Töövahendid: 345 ml korgiga seisukolb, tehniline kaal, vaakumdestillatsiooni seade, CO2 balloon , 250 ml mõõtesilinder, termomeeter , baromeeter . Kasutatud ained: CO2, H2O.
Tööprotsessi kirjeldus
Leida kolvi mass. Teha kolvi peale märge korgi alumise ääre alla. Võtta pealt kork , juhtida kolbi CO2-te 8-9 minutit. Panna kork peale ning kaaluda. Korrata protseduuri, lastes nüüd 2 minutit CO2-te kolbi- kuni kaal on konstantne . Vaadata välja laboris olev toatemperatuur ning õhurõhk ning arvutada õhu mass kolvis)
Katseandmed :
mass m1 ( kolb +kork+õhk kolvis) m1= 133,31 g
mass m2 (kolb+kork+CO2 kolvis) m2 = 133,46 g
kolvi maht (õhu maht, CO2 maht) V=250 ml+ 95 ml= 345 ml= 0,345 l
õhutemperatuur T= 22°C= 295,15 K
õhurõhk P= 102,4 · 103 Pa
Leian:
102,4 · 103 Pa · 0,345 l ·273,15 K
Õhu maht kolvis V°= —————————————— ≈ 0,32 dm3/mol
normaaltingimustel 101325 Pa · 295,15 K
Õhu tihedus ρ°= 29 /22,4= 1,29 g/dm3
Õhu mass kolvis mõhk= 1,29 g/dm3 · 0,32 dm3/mol≈ 0.416 g/dm3
Kolvi ning korgi mass (m3) m3= m1-mõhk m3= 133,31 g- 0,416 g/dm3= 132,89 g
CO2 mass: mco2= m2-m3 mco2= 133,46 g- 132,89 g= 0,57 g
0,57 g
Gaasi suhteline tihedus: D= ————— ≈ 1,37 g/dm3
0,416 g/dm3
Süsinikdioksiidi molaarmass: M(CO2)= 1,37 · 29= 39,73 g/mol
Moolide arvu kaudu süsinikdioksiidi molaarmassi leidmine:
nco2=V°/Vm=0,32/ 22,7≈ 0,014 mol (Vm-standardtingimustel)
Mco2=mco2/nco2=0,57 g/0,014 mol≈40,7 g/mol;
nco2=V°/Vm=0,32/ 22,4≈ 0,014 mol (Vm-normaaltingimustel)
Mco2=mco2/nco2=0,57 g/0,014 mol≈40,7 g/mol;
Clapeyroni võrrandit kasutades leian süsinikdioksiidi molaarmassi:
PVm 102,4 · 103 Pa · 22,7 dm3/mol
R= —— = ———————————— ≈ 78755,887
T 295,15 K
mco2 · R · T 0,57 g · 78755,887 · 295,15 K
Mco2= ————— = ————————————— ≈ 40,43 g/mol
P · V° 102,4 · 103 Pa · 0,32 dm3/mol
Absoluutne viga: Δ= Mco2- 44,0 g/mol= 39,73- 44= -4,27 g/mol
|Mco2- 44,0| · 100% |39,73 g/mol- 44,0 g/mol| · 100%
Suhteline viga: Δ= ———————— % = ————————————— ≈ 9,7 %
44,0 g/mol 44,0 g/mol
Kokkuvõte
Suhteline viga oli 9,7 %, mis oli arvatavasti tingitud õhu mõningasest sattumisest CO2-ga täidetud kolbi. Kolvi täitmine CO2-ga läks siiski päris sujuvalt , peale mõningast korduvkaalumist püsis CO2-ga täidetud kolvi mass kaalul stabiilselt sama gramminäidu peal.
Laboratoorne töö 2
Töö ülesanne
Metalli massi määramine reaktsioonis eralduva gaasi mahu järgi
Töö eesmärk
Gaasiliste ainete mahu mõõtmine, gaaside segud ja gaasi osarõhk, arvutused gaasidega reaktsioonivõrrandi põhjal.
Sissejuhatus
Katses leitakse magneesiumi mass reaktsioonis soolhappega eralduva vesiniku mahu põhjal
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
vesinik sisaldab ka veeauru ja vastavalt Daltoni seadusele:
Püld= pH2+pH2O
, kus Püld – gaasisegu rõhk büretis, mis võrdub õhurõhuga mõõtmishetkel
pH2O- veeauru osarõhk temperatuuril t°
pH2= Püld - pH2O
Eraldunud vesiniku maht V= |V2-V1| , kus V1- vee nivoo büretil enne reaktsiooni
V2- vee nivoo peale reaktsiooni
(Püld-pH2O) VT
Vesiniku maht normaaltingimustel V°= —————— , kus T- toatemperatuur
P°T P°-normaaltingimustele vastav rõhk
P-rõhk
Molekulmass Mr= m/n , kus m- mass (g)
n- moolide arv (mol)
Kasutatavad ained
10%-ne soolhappelahus, 7,29 mg magneesiumi metallitükk.
Töövahendid
Seade gaasi mahu mõõtmiseks, väike mõõtesilinder, filterpaber , termomeeter, baromeeter.
Katseandmed:
Püld- 102 400 Pa
mmg- 7,29 mg
V1= 23 ml
V2= 15,3 ml
T= 295,15 K
T°= 273,15 K
Mr= 24,3 - magneesiumi molekulmass (ühikuta suurus)
pH2O- 19,8 mmHg
Eraldunud vesiniku maht: V= |V2-V1|= |15,3-23|= 7,7 ml= 0,0077 dl
Leian veeauru osarõhu temperatuuril t°: 101 325 Pa - 760 mmHg
x Pa - 19,8 mmHg
x= 101 325 Pa · 19,8 mmHg/760 mmHg≈2639,78 Pa
Vesiniku maht normaaltingimustel:
(102 400 Pa-19,8 Pa) · 0,0077 dl· 273,15 K
V°= —————————————————— ≈0,007 dm3/mol
101 325 Pa · 295,15 K
V° 0,007 dm3/mol
Leian magneesiumi moolide arvu nMg= —— = ——————— ≈ 0,0003 mol
Vm 22,4 dm3/mol
mmg
Tuletan Mg molaarmassi valemiga nMg= —— ==> mMg= nMg · Mr
Mr
Seega:
Molaarmass M(Mg)= 0,0003 mol · 24,3= 0,00729 g= 7,29 mg
Õige tulemus M(Mg)= 7,4 mg
Suhteline viga Δ=|7,29-7,4|= 0,11 mg
Kokkuvõte
Esimene katse ebaõnnestus, kuna bürettide näidud jäid fikseerimata. Järgmine katse sai sooritatud rahuldavalt, suhteline viga tuli normi piires.