Süsinikdioksiidi molaarmassi määramine (0)

TTÜ keemiainstituut
Anorgaanilise keemia õppetool
YKI0020 Keemia alused
Laboratoorne töö nr.
Töö pealkiri:
Õpperühm:
Õppejõud:
Töö teostanud:
Protokoll esitatud:
Protokoll arvestatud:
Eksperimentaalne töö nr. 1
Süsinikdioksiidi molaarmassi määramine
Töö ülesanne ja eesmärk.
Gaaside saamine laboratooriumis, seosed gaasiliste ainete mahu, temperatuuri ja rõhu vahel, gaasiliste ainete molaarmassi leidmine.
Sissejuhatus.
= 22,4 /mol
Clapeyroni võrrand: P V =
R T
Gaasi suhteline tihedus: D =
= =
V0
Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid .
Töövahendid:
CO2 balloon , 300 ml korgiga varustatud seisukolb, tehnilised kaalud, 250 ml mõõtesilinder, termomeeter , barometer.
Kasutatud ained:
CO2, õhk, vesi.
Kasutatud uurimis - ja analüüsimismeetodid ja metoodikad.
Kaaluda tehnilisel kaalul korgiga varustatud ~300 ml kuiv kolb (mass m1). Kolvi kaelale teha viltpliiatsiga märge korgi alumise serva kohale.
Balloonist juhtida 7-8 minuti vältel kolbi süsinikdioksiidi. Tulebi jälgida, et vooliku ots ulatuks peaaegu kolvi põhjani, aga ei oleks tihedalt vastu põhja. Muidu võib juhtuda, et kogu CO2 väljub voolikukimbu teistest harudest. Seejärel tuleb kolb sulgeda kiiresti korgiga ja kaaluda uuesti samal kaalul. Et katse tulemused oleksid täpsed juhtida kolbi 1-2 minuti vältel täiendavalt süsinikdioksiidi, kolb sulgeda korgiga ning kaaluda veekord. Kolvi täitmist jätkata konstantse massi (mass m2) saavutamiseni. (Masside m2 ja m1 vage on tavaliselt vahemikus 0,17 – 0,22 g.)
Kolvi mahu (seega ka temas sisalduva gaasi mahu) määramiseks tuleb täita kolb märgini toatemperatuuril oleva veega ja vee maht mõõta mõõtesilindri abil.
Fikseerida katse sooritamise momendil termomeetri ja baromeetri abil õhutemperatuur ja õhurõhk laboris.
Katseandmed .
m1 (kolb + kork + õhk kolvis) = 144,37 g
m2 (kolb + kork + CO2 kolvis) = 144,55 g
V (kolvi maht) = 317 ml = 0,317 dm3
P (õhurõhk) = 101800 Pa
t° = 22 oC = 295.15 K
ρ (õhk) = 1,29 g/ dm3
T0 = 273,15 K
P0 = 101325 Pa
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs.
Arvutan milline on õhu (CO2) maht kolvis normaaltingimusel (V0).
V0 V0 = = 287,10 ml = 0,287 dm3
Leian õhu massi kolvis (mõhk).
m = ρõhk * V0 mõhk = 1,29 * 0,287 = 0,37 g
Arvutan kolvi ning korgi massi (m3) vahest.
m3 = m1 – mõhk m3 = 144,37 – 0,37 = 144 g
Arvutan CO2 massi (mCO2) vahest
mCO2 = m2 – m3 mCO2 = 144,55 – 144 = 0,55 g
Arvutan süsinikdioksiidi suhtelise tiheduse (D) õhu suhtes ning selle kaudu süsinikdioksiidi molaarmassi MCO2.
Dõhk = Dõhk =
= 1,48 g/mol
MCO2 = Dõhk * 29 MCO2 = 1,48 * 29 = 42,92 g/mol
Kokkuvõte ja järeldused.
∆% =
∆% =
= 2,5 %
Ilmselt tekkis viga õhuga ja CO2-ga täidetud kolvide kaalumisel.
Süsinikdioksiidi molaarmassi leidmine, kasutades ka muid lahenduskäike:

moolide arvu kaudu (V0CO2→ nCO2→ MCO2)
n = n =
= 0,013 mol
n = M =
= 43,3 g/mol

kasutades Clapeyroni võrrandit (PV = * RT)
101800 * 0,287 =
* 8,314 * 293,15
M = 45,88 g/mol
Ekperimentaalne töö nr. 2
Metalli massi määramine reaktsioonis eralduva gaasi mahu järgi
Töö ülesanne ja eesmärk.
Gaasiliste ainete mahu mõõtmine, gaaside segud ja gaasi osarõhk, arvutused gaasidega reaktsioonivõrrandi põhjal.
Sissejuhatus.
V0
Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid.
Töövahendid:
Seade gaasi mahu mõõtmiseks, väike mõõtesilinder, filterpaber, termomeeter, baromeeter.
Kasutatud ained:
10%-ne soolhappelahus, 6,0 mg metallitükk (Mg).
Kasutatud uurimis- ja analüüsimismeetodid ja metoodikad.
Katses leitakse magneesiumi mass reaktsioonis soolhappega eralduva vesiniku mahu põhjal: Mg + 2HCl = MgCl2 + H2.
Katse ettevalmistus:
Eemaldada katseklaas ja pesta ning loptutada see hoolikalt destilleeritud veega.
Büretid sättida ühele kõrgusele ning kontrollida, et vee nivoo oleks mõlemas büretis silma järgi ühel kõrgusel ja büreti keskel. Vajadusel tuleb lisada või eemaldada büretist vett.
Katseklaas ühendda tihedalt korgiga. Seejärel tõsta üks büretiharu teisest 15 cm kõrgemale ning jälgida paar minutit, kas vee nivoo püsib paigal. Kui vee nivoo ei muutu, on katseseade hermeetiline ja võib alustada katset. Büretid viia taas ühele kõrgusele ja katseklass eemaldada.
Katse:
Võtta metallitükk ning mähkida see märja filterpaberi sisse (mitte väga tihedalt, sest paber pidi katse käigus avanema). Mõõta väikese mõõtesilindriga 5-6 ml 10%-st soolhappelahust. Hape valada läbi lehtri katseklaasi nii, et katseklaasi ülaosa ei puutuks happega kokku.
Happega katseklaasi tuleb hoida väikese nurga all ning metallitükk filterpaberiga asetada katseklassi seinalt umbes 1 cm allapoole avaust. Katseklaas sulgeda hermeetiliselt nii nagu kontrolli ajal, vältida liigutusi, mis võiksid metallitüki happesse kukutada .
Seejärel tuleb liigutada bürette üles-alla nii, et vee nivood mõlemas büretis oleksid ühes tasapinnas. Tuleb märkida võimalikult täpselt üles näit büretil (V1). Näidu lugemisel peab silm olema samal tasapinnal vee nivooga ning näit võtta meniski kaare madalaimalt kohalt.
Katseklaasi järsult liigutades kukutada metallitükk happesse. Loksutada , et paber võimalikult rohkem avaneks ja jälgida, kuidas reaktsioon algab ning vee nivoo bürettides muutub.
Reaktsiooni lõppedes lasta eraldunud vesinikul 2-3 minutit jahtuda, jälgides, et vee nivoo püsiks enam-vähem paigal.
Lõpuks liigutada bürette üles-alla nii, et vee nivood mõlemas büretis oleksid jällegi silma järgi ühes tasapinnas ja lugeda samalt büretilt uus nivoo näit (V2)
Fikseerida õhurõhk ja temperatuur laboris. Arvutada reaktsioonivõrrandit aluseks võttes eraldunud vesiniku mahu (V2 – V1) järgi katseks antud metallitüki mass.
Katseandmed.
V1 = 12,9 ml
V2 = 6 ml
V = 6,9 ml
Püld = 101800 Pa
t0 = 22 0C = 295,15 K
pH20 = 19,8 mmHg = 2639,7 Pa
T0 = 273,15 K
P0 = 101325 Pa
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs.
Arvutada reaktsioonil eraldunud vesiniku maht normaaltingimustel kasutades valemit:
V0 V00,00625 dm3
Leian ruumala kaudu metallitüki massi.
n = n =
= 0,000279 mol
n = m = n * M m = 0,000279 * 24,3 = 0,0067 = 6,7 mg
Kokkuvõte ja järeldused.
Tegelik Mg tüki kaal oli 9 mg. Vastuse erinevus tulenes ilmselt katse läbiviimise tõhususest. Võis juhtuda, et kuskilt immitses rõhk välja või ei reageerinud terve aine ära.