Süsinikdioksiidi molaarmassi määramine. (1)

TTÜ keemiainstituut
Anorgaanilise keemia õppetool
YKI0020 Keemia alused
Laboratoorne
töö nr. 1
Laboratoorne
töö nr. 2
Töö pealkiri: Süsinikdioksiidi molaarmassi määramine.
Metalli massi määramine reaktsioonis eralduva gaasi mahu järgi.
Õpperühm: KATB -11
Töö teostaja: Ksenia Katsanovskaja (072545)
Õppejõud:
Töö teostatud: 02.10.07
5 nädal
VII-439
Protokoll esitatud:
Protokoll arvestatud:
Ekspermentaalne töö 1
Süsinikdioksiidi molaarmassi määramine.
Töö ülesanne ja eesmärk.
Gaaside saamine laboratooriumis, seosed gaasiliste ainete mahu, temperatuuri ja rõhu vahel, gaasiliste ainete molaarmassi leidmine. Leida molaarmass süsinikdioksiidi kolmega meetodiga: kasutades gaasi suhteline tihedus võrrandit, moolide arvu kaudu (V0CO2 → n CO2 → M CO2 ), kasutades Clapeyroni võrrandit.
Sissejuhatus.
Suhteline tihedus:
D = =
Gaaside suhteline tihedus:
ρo
Mass:
mõhk = ρoVo
Moolide arv:
n = , kus V0 – gaasi maht kas normaal - või standardtingimustel, vastavalt sellele omab ka Vm (gaasi molaarruumala ) erinevaid väärtusi
n =
Clapeyroni võrrand:
PV = RT, kus R – universaalne gaasikonstant = 8,314 J/mol*K
Suhteline viga:
Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid .
Töövahendid: tehnilised kaalud, ~300ml kolb korgiga , termomeeter , baromeeter, mõõtesilinder, CO2 ballon
Kasutatud ained: CO2, vesi
Kasutatud uurimis - ja analüüsmeetodid ning metoodikat.
Kaaluda kuiv kolb korgiga (~300ml, m1-mass ) tehnilistel kaaludel, teha viltpliiatsiga märge korgi alumise serva kohale.
Täitma kolbi süsinikdioksiidiga ballonist 7- 8 minuti jooksul. Korralikult võetakse gaasivooliku kolbi välja. Kolb kiiresti sulgeda korgiga ja kaaluda uuesti. Juhtida kolbi 1-2 minuti vältel täiendavalt süsinikdioksiidi, sulgeda kolb korgiga ja kaaluda veel kord. Kolvi täitmist jätkata konstantse massi (mass m2) saavutamiseni sel ajal kui massid m1 ja m2
saavad võrdsed, või nende vahe on tavaliselt vahemikus 0,17-0,22g.
Kolvi mahu määramiseks on vaja täita kolb toatemperatuuril oleva veega ja valada vett kolvist mõõtesilindrisse
Fikseeridakatse sooritamise momendil termomeetri ja baromeetri abil õhutemperatuur ja õhurõhk.
Katseandmed .
mass m1 (kolb + kork + õhk kolvis) = 124, 52g
mass m2 (kolb + kork + CO2 kolvis) = 124,71g
kolvi maht V0 (õhu maht, CO2 maht) = 311 (cm3) = 0,311 (dm3) = 0,000311(m3)
õhutemperatuur to = 22oC = 295,15 K
õhurõhk P = 100,5 Pa
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs.
Molaarmass määramine CO2 gaasi suhtelise tiheduse kaudu :
Õhu mass kolvis:
mõhk = ρoVo
ρo
ρo =
= 1,29(g/mol)
mõhk = 1,29 g/mol
Korki ning kolvi mass:
m3 = m1 – mõhk
m3 = 124,52 g – 0, 40119 g = 124,11881 (g)
CO2 mass:
m(CO2) = m2 – m3
m(CO2) = 124,71 – 124,11881 = 0,59119 (g)
Suhteline tihedus:
D = =
D =
D =
= 1,47
D = MCO2 = D*Mõhk
MCO2 = 1,47*29,0 = 42,7 (g/mol)
Katse süstimaatiline viga, lähtudes CO2 tegelikust molaarmassist 44,0 g/mol:
MCO2 – 44, 0 g/mol
~ 2,9%
Leidmine CO2 molaarmass moolide arvu kaudu:
V0CO2 → nCO2 → MCO2
n =
n =
= 0,013 (mol)
n =
⇒ M (g/mol) =
Õhu mass kolvis:
mõhk = ρoVo
ρo
ρo =
= 1,29(g/mol)
mõhk = 1,29 g/mol
Korki ning kolvi mass:
m3 = m1 – mõhk
m3 = 124,52 g – 0, 40119 g = 124,11881 (g)
CO2 mass:
m(CO2) = m2 – m3
m(CO2) = 124,71 – 124,11881 = 0,59119 (g)
M (CO2) =
~ 42,6 (g/mol)
Katse süstimaatiline viga, lähtudes CO2 tegelikust molaarmassist 44,0 g/mol:
~3,18%
CO2 molaarmass, kasutades Clapeyroni võrrandit:
PV = RT, kus R – universaalne gaasikonstant
M = RT
MCO2 = RT
Õhu mass kolvis:
mõhk = ρoVo
ρo
ρo =
= 1,29(g/mol)
mõhk = 1,29 g/mol
Korki ning kolvi mass:
m3 = m1 – mõhk
m3 = 124,52 g – 0, 40119 g = 124,11881 (g)
CO2 mass:
m(CO2) = m2 – m3
m(CO2) = 124,71 – 124,11881 = 0,59119 (g)
MCO2 =
8,314 (J/mol * K) * 295,15 (K) ~ 46(g/mol)
Katse süstimaatiline viga, lähtudes CO2 tegelikust molaarmassist 44,0 g/mol:
~4,5%
Kokkuvõte ja järeldused.
Eksperimentaalne töö ülesandeks on gaaside saamine laboratooriumis, leidmine süsinikdioksiidi molaarmass kolme meetodiga ja võrdlemine need meetodid omavahel: arvutamine CO2 molaarmassi moolide arvu kaudu (V0CO2 → n CO2 → M CO2 ), kasutades Clapeyroni võrrandit ja kasutades tihedus. Uurimis- ja analüüsimeetodite alusel jälgin seosed gaasiliste ainete mahu , temperatuuri ja rõhu vahel, saaks öelda, et kõige väikseim suhtelise veo jõuame gaasi suhtelise tiheduse arvutamist (D = = ) määramiseks süsinikdioksiidi molaarmassi. Vigade tekkimise võimalikud põhjused saaks olla ebatäpsed katsetulemused ning liigikaudsed arvamised.
Eksperimentaalne töö 2
Metalli massi määramine reaktsionis eralduva gaasi mahu järgi.
Töö ulesanne ja eesmärk.
Gaasiliste ainete mahu mõõtmine, gaaside segud ja gaasi osarõhk, arvutused gaasidega reaktsioonivõrrandi põhjal, metalli masside määramine.
Sissejuhatus.
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2↑
V0 = , Püld – gaasisegu rõhk süsteemis(värdub õhurõhuga mõõtmishetkel)
n =
Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid.
Töövahendid:Segade gaasi mahu mõõtmiseks, väike mõõtesilinder, filtripaber, termomeeeter, baromeeter Kasutatud ained: 10%-ne soolahappelahus, 50-100 mg metalltükk Mg.
Kasutatud uurimis- ja analüüsmeetodid ning metoodikat.
Katseseadelis koosneb kahest kummivoolikuga ühendatud büretist, mis on täidetud veega. Üks bürett on ühendatud katseklassiga, milles metall reageerib happega .
Pesta ja loputada katseklass destilleritud veega.
Panema büretid ühele kõrgusele ning kontrollida, et vee nivoo oleks mõlemas büretis ühel kõrgusel. Võta Mg metallitükk ja mähkida märja filterpaberi sisse. Ühendada katseklass korgiga. Tõsta üks büretiharu teisest 15-20cm kõrgemale ja jälgida paar minutit, kas vee nivoo püsib paigal. Kui nivoo ei muutu, on katseseade hermeetiline
Valama 5-6 ml 10%-soolhappelahus katseklaasi nii, et katseklaasi ülaosa ei puutuks happega kokku.
Asetada metalltükk filtripaberiga katseklaasi seinale umbes 1 cm allapoole avaust. Sulgeda hermeetiliselt . Liigutada bürette üles+alla nii, et vee nivood mõlemas büretis oleksid ühes tasapinnas. Märkida üles näit ühes böretilt (V1).
Katseklaasi järsult liigutades kukutada metalltükk hapesse. Jälgin, kuidas reaktsioon algab ning vee nivoo bürettides muutub. Kui reaktsioon on lõppenud ja nivood enam ei muutu, lasta eraldunud vesinikul 2-3 minutit jahtuda, jälgides, et vee nivoo püsiks enam-vähem paigal.
Liigutada bürette üles-alles nii, et nivood mõlemas büretis oleksid jällegi silma järgi ühes tasapinnas ja Lugeda samalt büretilt uus nivoo näit (V2).
Fikseerida õhurõhk ja temperatuur laboris.
Katses leitakse magneesiumi mass reaktsioonis soolhappega eralduva vesiniku mahu põhjal.
Katseandmed.
Vee nivoo büretil V1 = 5,1ml
Vee nivoo peale reaktsiooni V2 = 0ml
Eraldunud vesiniku maht V = | V2 – V1 | = 5,1 ml = 0,0051 dm3
Õhurõhk P = 100,5 kPa = 100500 Pa
Temperatuur t0 = 22oC = 295,15 K
Veearu osarõhk temperatuuril t0
PH2O = 19,8 mm Hg veearu = 2639,78 Pa
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs.
V0 =
V0 =
~ 0,0046 (dm3)
n =
n = ~ 0,00020 (mol)
nx 0,00020
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2↑
1 1
n(Mg) = 0,0020 (mol)
m(Mg) = n(Mg) * M(Mg) = 0,00020 (mol) * 24,3 g/mol ~0,0049 (g) ~0,005(g) = 5 (kg)
Kokkuvõte või järeldused.
Selles eksperimentaalsel tööl jälgin reaktsioon Mg-i soolhappelahutusega, saan määrada magneesiumi mass reaktsioonis eralduva gaasi mahu järgi kasutades Daltoni seadus(. Vigade tekkimise võimalikud põhjused saaks olla ebatäpsed katsetulemused ning liigikaudsed arvamised.