Süsinikdioksiidi molaarmassi määramine (0)

Eksperimentaalne töö 1
Süsinikdioksiidi molaarmassi määramine
1.Töö ülesanne ja eesmärk
Gaaside saamine laboratooriumis, seosed gaasiliste ainete mahu, temperatuuri ja rõhu vahel, gaasiliste ainete molaarmassi leidmine.
2.Sissejuhatus
Molekulidevahelised kaugused on suured, mistõttu jõud nende vahel on väikesed ja jäetakse sageli arvestamata – Ideaalgaas .
Gaaside maht sõltub oluliselt temperatuurist ning rõhust. Gaasiliste ainete mahtu väljendatakse tavaliselt kokkuleppelistel nn normaaltingimustel:
temperatuur 273,15 K (0 °C)
rõhk 101 325 Pa (1,0 atm; 760 mm Hg)
Avogadro seadus. Kõikide gaaside võrdsed ruumalad sisaldavad ühesugusel temperatuuril ja rõhul võrdse arvu molekule (või väärisgaaside korral aatomeid).
Normaaltingimustel on 1,0 mooli gaasi maht ehk molaarruumala Vm = 22,4 dm3/mol.
Boyle 'i seadus
Konstantsel temperatuuril on kindla koguse gaasi maht (V) pöördvõrdelises sõltuvuses rõhuga (P).
PV = const
Charles'i seadus
Konstantsel rõhul on kindla koguse gaasi maht võrdelises sõltuvuses temperatuuriga.
Kombineerides Boyle'i ja Charles'i seadust, saab avaldada valemi arvutamaks ruumala normaaltingimustel.
R - universaalne gaasikonstant R = 8,314 J/mol⋅K
Arvutusvalemid gaasi mahu leidmiseks temperatuuril T ja rõhul P, kui on teada gaasi moolide arv või mass.
Difusioon on aineosakeste soojusliikumisest tingitud protsess, mis viib kontsentratsioonide ühtlustumisele süsteemis.
Gaasi suhteline tihedus 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 teisest raskem või kergem.
Suhtelist tihedust väljendatakse tavaliselt õhu suhtes (õhu keskmine molaarmass , arvestades lämmastiku ja hapniku massivahekorda õhus on 28,96 ≈ 29,0 g/mol) või vesiniku (MH2 = 2,0 g/mol) suhtes.
Arvutusvalem tundmatu gaasi molaarmassi leidmiseks.
Gaasi absoluutne tihedus normaaltingimustel ehk 1 dm3 gaasi mass normaaltingimustel
3.Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid
Töövahendid: Kippi aparaat või CO2 balloon , 300 ml korgiga varustatud seisukolb, tehnilised kaalud, 250 ml mõõtesilinder, termomeeter , baromeeter .
Kasutatud ained: süsinikdioksiid ja vesi
4. Kasutatud uurimis - ja analüüsimeetodid ning metoodikad
Kaaluda tehnilisel kaalul kolb ja teha märge korgi alumise serva kohale. Juhtida balloonist 7-8 minuti vältel kolbi süsinikdioksiidi. Kolb sulgeda ja uuesti kaaluda. Kolbi juhtida täiendavalt süsinikdioksiidi ja kaaluda veel kord. Tegevust jätkata senikaua, kui saavutatakse konstantne mass.
Kolb täita toatemperatuuril olema veega (märgini kolvil) ja mõõtesilindri abil mõõta vee maht. Fikseerida termomeetri ja baromeetri abil õhutemperatuur ja õhurõhk laboris. Katsetulemuste põhjal arvutada välja süsinikdioksiidi molaarmass.
5. Katseandmed
mass m1 (kolb + kork + õhk kolvis) m1 = 148,48 g
mass m2 (kolb + kork + CO2 kolvis ) m2 = 148,67 g
kolvi maht (õhu maht, CO2 maht) V = 314 ml = 0,314 dm3
õhutemperatuur t° = 21 C = 294,15 K
õhurõhk P = 100300 Pa
6. Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs
Arvutan õhu (CO2) mahu kolvis normaaltingimustel (V0).
Leian õhu tiheduse normaaltingimustel.
Leian õhu massi kolvis (mõhk).
Arvutan kolvi ning korgi massi (m3) vahest
Arvutan CO2 massi (mCO2) vahest
Arvutan süsinikdioksiidi suhtelise tiheduse (D) õhu suhtes
Arvutan süsinikdioksiidi molaarmassi
Arvutan katse süstemaatilise vea, lähtudes CO2 tegelikust molaarmassist 44,0 g/mol ja katseliselt määratud molaarmassist MCO2
Arvutan katse suhtelise vea.
Leian süsinikdioksiidi molaarmassi
a) moolide arvu kaudu
b) kasutades Clapeyroni võrrandit
7.Kokkuvõte
Kasutades seoseid gaasiliste ainete mahu, temperatuuri ja rõhu vahel, leidsin CO₂ molaarmassi.
Suhteline viga oli 2,75 % ja süstemaatiline viga 1,211 g/mol.
Kolbi kaaludes sain vale massi, mis ei olnud reaalne. Alles katse lõpuarvutusi tehes sain veast aru ja mul tuli kõik uuesti teha (uued arvutused lähtudes uuest kolvi algmassist). Ajapiirangu tõttu pidin kiirustama ning seetõttu võis tulla selline suhteline ja süstemaatiline viga.
Eksperimentaalne töö 2
Metalli massi määramine reaktsioonis eralduva gaasi mahu järgi
1.Töö ülesanne ja eesmärk
Gaasiliste ainete mahu mõõtmine, gaaside segud ja gaasi osarõhk, arvutused gaasidega reaktsioonivõrrandi põhjal.
2.Sissejuhatus
Teoreetiline osa ( definitsioonid , arvutusvalemid) on suuremas jaos toodud 1. eksperimentaalse töö sissejuhatuses .
Katses leian magneesiumi massi reaktsioonis soolhappega eralduva vesiniku mahu põhjal
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
Püld = pH2 + pH2O, millest pH2 = Püld – pH2O
Püld – gaasisegu rõhk süsteemis (büretis), mis võrdub õhurõhuga mõõtmishetkel
Selles katses kogutakse eralduv vesinik vee kohale, mistõttu vesinik sisaldab ka veeauru ja vastavalt Daltoni seadusele tuleb vesiniku mahu viimiseks normaaltingimustele kasutada järgmist seost:
Veeauru osarõhk sõltuvalt temperatuurist on toodud tööjuhendis olevas tabelis 1.1
t0 = 18,7 mmHg
3.Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid
Töövahendid: Seade gaasi mahu mõõtmiseks, väike mõõtesilinder, filterpaber, termomeeter, baromeeter.
Kasutatud ained: 10%-ne soolhappelahus, 5,0...10,0 mg metallitükk (Mg)
4. Kasutatud uurimis- ja analüüsimeetodid ning metoodikad
Valmistada ette katse, st pesta ja loputada katseklaasid destilleeritud veega ja kontrollida katseseadme hermeetilisust. Metallitükk mähkida märja filterpaberi sisse. Katseklaasi valada 5-6 ml 10%-list soolhappelahust. Liigutada bürette üles-alla, et nivood mõlemad büretis oleksid samal tasemel, märkida näit ühelt büretilt. Metallitükk kukutada happesse ja reaktsiooni lõppedes lasta eraldunud vesinikul jahtuda. Liigutada bürette üles-alla, et vee nivood oleks ühes tasapinnas ja lugeda samalt büretilt uus näit. Fikseerida õhurõhk ja õhutemperatuur laboris. Arvutada reaktsioonivõrrandit aluseks võttes eraldunud vesiniku mahu järgi metallitüki mass.
5. Katseandmed
Vee nivoo büretil enne reaktsiooni V1 = 15 ml
Vee nivoo peale reaktsiooni V2 = 20,8 ml
Eraldunud vesiniku maht V = | V2 – V1 | = 20,8 ml – 15 ml = 5,8 ml = 0,0058 dm3
Gaasi rõhk büretis (võrdub õhurõhuga kui vee nivood on samas tasapinnas) Püld = 100400 Pa
Temperatuur t° = 21 °C = 273,15 + 21 = 294,15 K
Veeauru osarõhk temperatuuril t° PH2O = 18,7 mmHg = 2493,13 Pa
6. Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs
Arvutan vesiniku rõhu.
pH2 = Püld – pH2O = 100400 Pa – 2493,13 Pa = 97906,87 Pa
Vastavalt Daltoni seadusele, viin vesiniku mahu normaaltingimustele:
Reaktsioonivõrrandi põhjal, kasutades ristkorrutist, leian magneesiumi massi
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
Minu tulemus 5,64mg
Õige tulemus 6,7 mg
Arvutan suhtelise vea:
7. Kokkuvõte
Määrasin magneesiumi tüki massi reaktsioonis eralduva vesiniku mahu põhjal.
Suhteline viga oli 15,82 % sellepärast, et unustasin büretid samale tasemele viia enne nivoo näidu ülesmärkimist.