Süsinikdioksiidi molaarmassi määramine (0)

Eksperimentaalne töö 1
Süsinikdioksiidi molaarmassi määramine
Töö eesmärk
Gaaside saamine laboratooriumis, seosed gaasiliste ainete mahu,
temperatuuri ja rõhu vahel, gaasiliste ainete molaarmassi leidmine.
Sissejuhatus
Gaaside maht sõltub oluliselt temperatuurist ja 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)
Ideaalgaaside võrrandites tuleb kasutada temperatuuriühikuna kelvinit.
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 saab
Seost kasutatakse gaaside mahu viimiseks ühtedelt tingimustelt (rõhk P1, temperatuur T1) teistele (P2, T2), sealhulgas ka normaal- või standardtingimustele.
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.
Gaasi absoluutne tihedus normaaltingimustel ehk 1 kuupdetsimeetri gaasi mass normaaltingimustel:
Töövahendid
Kippi aparaat või CO2 balloon (antud juhul CO2 balloon), 300 ml korgiga varustatud seisukolb, tehnilised kaalud, 250 ml mõõtesilinder, termomeeter , baromeeter .
Kasutatud uurimis - ja analüüsimeetodid ning metoodikad
Tehnilisel kaalul kaaluti korgiga varustatud ~300 ml kuiv kolb (mass m1). Kolvi kaelale tehti viltpliiatsiga märge korgi alumise serva kohale.
Balloonist juhiti kolbi 7...8 minuti vältel süsinikdioksiidi.
Kolb suleti kiiresti korgiga ja kaaluti uuesti.
Kolbi juhiti 1...2 minuti vältel täiendavalt süsinikdioksiidi, kolb suleti korgiga ning kaaluti veelkord .
Kolvi täitmist jätkati konstantse massi (mass m2) saavutamiseni.
(Masside m2 ja m1 vahe on tavaliselt vahemikus 0,17...0,22 g.)
Kolvi mahu (ja temas sisalduva gaasi mahu) määramiseks täideti kolb märgini toatemperatuuril oleva veega ja vee maht mõõdeti mõõtesilindri abil.
Katse sooritamise momendil fikseeriti termomeetri abil õhutemperatuur ja baromeetri abil õhurõhk laboris.
Katseandmed
mass m1 (kolb + kork + õhk kolvis) m1 = 138,62 g
mass m2 (kolb + kork + CO2 kolvis) m2 = 138,81 g
kolvi maht (õhu maht, CO2 maht) V = 312 ml
õhutemperatuur t° = 21,3 ºC = 294 K
õhurõhk P = 101300 Pa
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs
Arvutati, milline oleks õhu (CO2) maht kolvis normaaltingimustel (V0 ).
Kasutades gaaside tiheduse valemit ja teades õhu keskmist molaarmassi, leiti õhu tihedus normaaltingimustel ning selle kaudu õhu mass kolvis ().
Arvutati kolvi ning korgi mass (m3) vahest
CO2 mass () vahest
Leitud süsinikdioksiidi ning õhu massidest
ja
arvutati süsinikdioksiidi suhteline tihedus (D) õhu suhtes ning selle kaudu süsinikdioksiidi molaarmass .
Arvutati katse absoluutne viga, lähtudes tegelikust molaarmassist 44,0 g/mol:
= 43,7– 44,0 g/mol = 0,3
Suhteline viga:
Süsinikdioksiidi molaarmassi leidmine

Moolide arvu kaudu

Kasutades Clapeyron’i võrrandit
Kokkuvõte

Töö eesmärgiks oli gaaside saamine laboratooriumis, kasutades seoseid gaasiliste ainete mahu, temperatuuri ja rõhu vahel ning leides molaarmasse. Leiti CO2 molaarmass, milleks saati 43,46 g/mol. Tegelik CO2 molaarmass on 44g/mol. Suhteline viga oli 0,7%. Viga võis tekkida ebatäpsete mõõtmistulemuste (nt kolvi mahu mõõtmisel) ning ümardamiste tulemusena.
Eksperimentaalne töö 2
Metalli massi määramine reaktsioonis eralduva gaasi mahu järgi
Töö eesmärk: Gaasiliste ainete mahu mõõtmine, gaaside segud ja gaasi osarõhk,
arvutused gaasidega reaktsioonivõrrandi põhjal.
Sissejuhatus
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 saab
Seost kasutatakse gaaside mahu viimiseks ühtedelt tingimustelt (rõhk P1, temperatuur T1) teistele (P2, T2), sealhulgas ka normaal- või standardtingimustele.
Vesiniku mahu viimiseks normaaltingimustele kasutatakse järgmist seost:
Vesinik kogutakse vee kohale, mistõttu vesinik sisaldab ka veeauru ja vastavalt Daltoni seadusele
= p + p
Kasutatavad ained
10%-ne soolhappelahus, 5,0...10,0 mg metallitükk (Mg).
Töövahendid
Seade gaasi mahu mõõtmiseks, väike mõõtesilinder, filterpaber,
termomeeter, baromeeter.
Kasutatud uurimis-ja analüüsimeetodid ning metoodikad
Katses leitakse magneesiumi mass reaktsioonis soolhappega eralduva vesiniku mahu põhjal
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2
Katses kogutakse eralduv vesinik vee kohale, mistõttu vesinik sisaldab ka veeauru ja vastavalt Daltoni seadusele
= p + p, millest p =
– p
– gaasisegu rõhk süsteemis (büretis), mis võrdub õhurõhuga mõõtmishetkel tuleb vesiniku mahu viimiseks normaaltingimustele kasutada järgmist seost:
Veeauru osarõhk sõltuvalt temperatuurist on toodud tabelis

tº ºC
mm Hg

tº ºC
mm Hg

tº ºC
mm Hg
-10
2,05
17
14,5
24
22,4
-5
3,01
18
15,5
25
23,8
0
4,58
19
16,5
26
25,2
5
6,60
20
17,5
27
26,7
10
9,2
21
18,7
28
28,4
15
12,8
22
19,8
29
30,1
16
13,6
23
21,1
30
31,9
Katseandmed
Vee nivoo büretil enne reaktsiooni V1 = 14,0 ml
Vee nivoo peale reaktsiooni V2 = 19,6 ml
Eraldunud vesiniku maht V = | V2 – V1 | = 5,6 ml
Gaasi rõhk büretis (võrdub õhurõhuga kui vee nivood on samas tasapinnas) Püld = 101300 Pa
Temperatuur t° = 21 ºC = 294 K
Veeauru osarõhk temperatuuril t° pH2O = 18,7 mm Hg
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs
Eraldunud vesiniku maht V = |V2
V1| V = 19,614,0 = 5,6 ml
Veeauru osarõhk
= p + p, millest p =
– p
p= 101300 Pa–2493 Pa = 98807 Pa
Vesiniku maht normaaltingimustel
Vesiniku moolide arv
Mg massi leidmine
Tegelik mass oli 8,4 mg.
Katse suhteline viga:
Kokkuvõte
Töö eesmärgiks olid arvutused gaasidega reaktsioonivõrrandi põhjal. Leiti Mg mass, milleks saadi 5,4 mg. Tegelik mass oli 8,4mg. Katse suhteline viga oli 35,7%, mis on suhteliselt suur. Ebatäpse tulemuse põhjuseks arvatavasti see, et katseseade polnud piisavalt hermeetiline, lisaks ebatäpsed mõõtetulemused nivoo määramisel büretilt.