TTÜ Keemia alused laboratoorne töö 1 - Süsinikdioksiidi molaarmassi määramine (1)

Eksperimentaalne töö 1: Süsinikdioksiidi molaarmassi määramine
Töö ülesanne ja eesmärk
Gaaside saamine laboratooriumis, seosed gaasiliste ainete mahu, temperatuuri ja rõhu vahel, gaasiliste ainete molaarmassi leidmine.
Sissejuhatus
Töö käigus arvutatakse süsinikdioksiidi molaarmass mõõtmistulemuste kaudu.
Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid
Mõõteseadmed: baromeeter , termomeeter , tehniline kaal, 250 ml mõõtesilinder
Töövahendid: 300 ml korgiga varustatud seisukolb
Kemikaalid: vesi, õhk, CO2
Kasutatud uurimis - ja analüüsimeetodid ning metoodikad
Meetod: kolvis oleva gaasi kaalumine ja selle järgi arvutuste tegemine.
Metoodika:
Kaaluda tehnilistel kaaludel korgiga varustatud u 300 ml kuiv kolb . Juhtida balloonist 7...8 minuti vältel kolbi süsinikdioksiidi. Kolb sulgeda kiiresti korgiga ja kaaluda uuesti.
Juhtida kolbi 1...2 minuti vältel täiendavalt süsinikdioksiidi, sulgeda kolb korgiga ning kaaluda veelkord . Kolvi täitmist jätkata konstantse massi saavutamiseni. Masside ja vahe on tavaliselt vahemikus 0,17...0,22 g.
Kolvi mahu määramiseks 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
mass m1 (kolb + kork + õhk kolvis) m1 = 155,94 g
mass m2 (kolb + kork + CO2 kolvis) m2 = 156,10 g
kolvi maht (õhu maht, CO2 maht) V = 305 ml = 0,305 l
õhutemperatuur t = 20˚C = 293,15K
õhurõhk P = 100000 Pa
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs
Arvutan, milline oleks õhu maht kolvis normaaltingimustel (V0)
Leian õhu tiheduse normaaltingimustel kasutades gaaside tiheduse valemit
Mõhk = 29 g/mol
mõhk = ρ0õhk ∙ V0 = 1,29 ∙ 0,281 = 0,36 (g)
Arvutan kolvi ja korgi massi m3
m3 = m1 – mõhk = 155,94 – 0,36 = 155,58 (g)
Arvutan CO2 massi
Arvutan süsinikdioksiidi ja õhu masside kaudu süsinikdionsiidi suhtelise tiheduse (D) õhu suhtes
Leian süsinikdioksiidi molaarmassi kasutades õhu keskmist molaarmassi ja suhtelist tihedust D
Leian katse süstemaatilise vea, lähtudes CO2 tegelikust molaarmassist 44 g/mol
Leian katse suhtelise vea
Kokkuvõte
Katse eesmärk sai täidetud, leitud süsihappegaasi molaarmassi suhteline viga on 5,09%, mille põhjuseks võisid olla ebatäpne mõõtmine ja ümardamine.
Leian süsinikdioksiidi molaarmassi moolide arvu kaudu
V0CO2 = 0,281 L
Leian süsinikdioksiidi moolde arvu valemi
kaudu
Leian süsinikdioksiidi molaarmassi kasutades valemit
ja CO2 massi
Leian süsinikdioksiidi molaarmassi kasutades Clapeyroni võrrandit
, kus R=8,314 J/mol∙K
P = 100000 Pa
V = 0,281 L = 0,000281 m3
m = 0,52 g
T = 293,15 K
Eksperimentaalne töö 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
Kasutatud mõõteseadmed, töövahendid ja kemikaalid
Mõõteseadmed: termomeeter, baromeeter, mõõtesilinder
Töövahendid: filterpaber, seade gaasi mahu mõõtmiseks
Kemikaalid: 10%-ne soolhappe lahus, 9,7mg Mg tükk, destilleeritud vesi
Kasutatud uurimis- ja analüüsimeetodid ning metoodikad.
Meetod: Reaktsiooni lähteaine koguse leidmine reaktsioonis tekkiva saaduse koguse põhjal.
Metoodika:
Katseseadeldis koosneb kahes kummivoolikuga ühendatud büretist, mis on täidetud veega. Üks bürett on ühendatud katseklaasiga, milles metall reageerib happega . Bürettides oleva vee nivood sätitakse ühele kõrgusele.
Mg tükk keeratakse paberisse. Mõõdetakse mõõtesilindriga 5-6 ml 10% soolhappe lahust, mis valatakse lehtri abil katseklaasi. Paberis Mg tükk asetatase katseklaasi nurga all hoides katseklaasi ülemisele äärele ja sulgetakse katseklaas korgiga. Büretilt loetakse vee näit. Katseklaasi liigutades kukutatakse metallitükk happesse ja jälgitakse nivoode muutust bürettides. Kui reaktsioon on lõppenud, liigutatakse bürettide nivood jälle tasakaalu ja loetakse samalt büretilt uus näit.
Näitude vahe järgi tehakse kindlaks vesiniku maht normaaltingimustel.
Katseandmed
Mg + 2HCl → MgCl2 + H2 ↑
P = 99950 Pa
t˚ = 20˚C = 293,15 K
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs
Vee nivoo büretil enne reaktsiooni V1 = 15,20 ml
Vee nivoo peale reaktsiooni V2 = 5,25 ml
Eraldunud vesiniku maht V = | V2 – V1 | = 9,95 ml = 0,00995 L
Gaasi rõhk büretis (võrdub õhurõhuga
kui vee nivood on samas tasapinnas) ρüld = 99950 Pa
Temperatuur t° = 20˚C
Veeauru osarõhk temperatuuril t° ρH2O = 17,5 mmHg = 1666 ,53 Pa
Katseandmete töötlus ja tulemuste analüüs
Arvutan H2 tiheduse Daltoni seaduse järgi
Arvutan eraldunud vesiniku ruumala normaatingimustel
Arvutan vesiniku ainehulga
Reaktsioonivõrrandi järgi n(H2) = n(Mg), seega
nMg = 0,0004015 mol
Leian Mg massi moolide arvu järgi
Leian katse süstemaatilise ja suhtelise vea
Kokkuvõte
Katse eesmärk sai täidetud. Magneesiumitüki mass leiti võrldemisi väikse veagam, mille võis põhjustada andmete määramise mõõtemääramatus.