二氧化碳相对分子质量的测定

实验一二氧化碳相对分子质量的测定一、 实验目的学习启普发生器的工作原理和使用方法。掌握气体的发生、净化等基本原理和操作方法。学习理想气体状态方程式和阿伏加德罗定律。学习水银气压计的使用方法。二、 知识介绍气体的发生根据气体的发生时反应物的状态以及反应条件有下列五种情况：Ws-s，A；（2）s-l，不△；（3）s-l，A；（4）1-1，不△；（5）l-l，A在具体的实验中，根据不同情况选择不同的装置。关于启普发生器启普发生器是组合仪器，常称气体发生器，因由1862年荷兰化学家启普发明而得名的。要从以下几方面了解和掌握启普发生器：⑴构造；⑵反应物；⑶反应条件；⑷加入试剂方法；⑸工作原理；⑹检查气密性的方法；⑺更换试剂；⑻实验结束。气体的净化实验室制备的气体中，常含有酸雾、水汽、杂质气体等，为了得到纯净的气体必须进行气体的净化。使用的仪器：洗气瓶、干燥塔、U形管、干燥管等。这些仪器通过采购可以配备，但一般都是根据具体的实验利用支试管、锥形瓶、集气瓶等自制洗气装置。干燥剂和干燥装置的选择：根据气体的酸性或碱性，氧化性或还原性等选择干燥剂；再根据干燥剂状态选择干燥装置。净化一般规律：先除去气体中各种各类杂质，最后除去水汽。检查气密性气密性检验是气体发生中最重要的一步操作。最简易的检测方法是空气热胀冷缩法，该方法有其优点和缺点，要根据具体发生装置选择不同的检验方法，如注水法、外接导管浸水法、滴定管压气法等。气体收集方法根据气体性质的不同，选择不同的收集方法。验满方法（排空气取气法）根据气体性质的不同，选择不同的验满方法。动槽式水银气压计动槽式（又名福丁式、福廷式）水银气压计由内管、外套管与水银槽三部分组成，在水银槽的上部有一象牙针，针尖位置即为度标尺的零点。每次观测必须按要求将槽内水银面调至象牙针尖的位置上，注意游尺的读数方法及单位。三、 基本原理理想气体状态方程式为：pV=nRT根据阿伏加德罗定律，同温同压下，同体积的任何气体都含有相同数目的分子。因此，在同温同压下，同体积的两种气体的质量之比，等于它们的相对分子质量之比。根据pV=nRT，在同温同压下，同体积的两种气体的摩尔数相等，即：n,n2本实验是测定相同体积的二氧化碳和空气（平均相对分子质量M2为29.0）相比，则二氧化碳的相对分子质量（M1）为：Wi虹=瓦Wi虹=瓦X29.0由上式可见，只要测定同体积的二氧化碳（W1）和空气的质量（W2），就计算出二氧化碳的相对分子质量。我们在相同条件下，测定锥行瓶（带瓶塞）与二氧化碳的质量（mp、锥行瓶（带瓶塞）与空气的质量（m2），则，二氧化碳的质量为：W1=（m1-m2）+W2根据实验时测得的大气压和温度以及锥行瓶的容积，可以求出空气的质量（w2）：w,=29.0同2 R(273+t)现在就是锥行瓶的容积的确定，可将锥行瓶充满水(一定盖上瓶塞!)称量(m3),由于同体积的水和空气的质量相比，可以忽略不计，又由于水的密度为1，则水的质量数值就是锥行瓶的容积数值。因此，最后可以测定二氧化碳的相对分子质量。四、 实验内容CO2气体的制备与净化CO2气体由HCl和CaCO3制取。使用简易装置，用分液漏斗和锥形瓶组装。制备反应式：CaCO3+2HCl==CaCl2+CO2+H2O净化过程：(l)1mol.L-iCuSO4:除去H2S，反应式：CuSO4+H2S==CuS+H2SO4⑵1mol・L-iNaHCO3:除去HCl酸雾，反应式：NaHCO3+2HCl==NaCl+CO2+H2O⑶浓H2SO4:除去水分。测定⑴称量150mL锥行瓶：锥行瓶要干燥、洁净，选择合适的橡皮塞，盖在锥形瓶上松紧度要适宜，并在塞子的侧面标一记号，以利于下面实验时固定塞子的位置。在分析天平上称量质量。⑵收集CO2：用排空气法收集净化后的CO2气体。⑶称量收集CO2：在分析天平上称量收集CO2和锥行瓶(带塞)。⑷重复②、③操作：两次称量的之差不要大于0.2mg。⑸测量锥行瓶的容积：在锥行瓶内装满水，注意瓶塞的位置，在台秤上称量即可。五、 数据处理室温t(k)=273+x°C=气压p(pa)=示数(hpa)f=空气、瓶、塞的总质量G](g)=第一次时，CO2、瓶、塞的总质量G2(g)=第二次时，CO2、瓶、塞的总质量G3(g)=CO2、瓶、塞的平均总质量G4(g)=水、瓶、塞的总质量G5(g)=瓶的容积V(m3)=瓶内空气的质量W空气(g)= CO2气体的质量WcO2(g)=CO2气体的相对分子质量(g・Tmol-D=CO2气体的理论相对分子质量(g・moL-】)=44.0113测量结果的相对误差(%)=实验霹膏论值X1°°%=六、 存在的问题和注意事项本实验用工业大理石代替纯试剂CaCO3制备CO2。一是反应速度太快，难以控制；二是粉末状试剂在反应过程中极易产生泡沫随气体导出，增加净化的难度。在纯化过程中，“水汽”——最后洗涤！收集气体完毕，在验满后一定要轻轻拔出导管，以避免快速抽出时搅动气体而带出。每次盖塞时一定注意塞子的位置(以标记为准！)。确定锥形瓶的体积时，水里面不能有气泡。在台秤称量时，要擦干外面的水滴。本实验所使用的公式和定律，弄清它们之间的关系以及它们各自的单位。容器体积V)m3；大气压(p)Pa；水的密度1.00g・cm-3；摩尔气体常数(R)8.314Pa-m3-k-1-mol-1七、 思考题为什么用大理石代替纯试剂CaCO3制备CO2?为什么称量二氧化碳时必须使用分析天平，而确定二氧化碳体积时使用台秤称量？为什么计算瓶子的容积时可以忽略空气的质量，而计算二氧化碳气体的质量时却不能忽略？锥形瓶的重量远大于空气的重量，应此计算锥形瓶的容量时，不考虑空气的重量，而CO2与空气一样是气体，重量接近，应此需要考虑空气的重量。 2所谓‘恒重’的意义是什么？1、 为什么当（co2+瓶+塞子）达到恒重时，即可认为锥形瓶中已充满CO2气体？答：若未充满，两次CO2%不同，则不恒重。2、 为什么（CO2+瓶+塞子）的重量要在分析天平上称量，而（水+瓶+塞子）的重量可以在台秤称量？答：若（㈤+瓶+塞子）的重量用台秤称量，只能准确到0.1g，以此计算CO2体积，误差很大，而（水+瓶+塞子）的重量在台秤上称量，体积误差只有0.1ml，相对误差很小，可忽略不计，在误差容许范围之内，所以（CO2+瓶+塞子）的重量要在天平上称量，而（水+瓶+塞子）的重量则可以在台秤上称量。4、讨论CO2净化干燥的原理答：因为制二氧化碳的药品是稀盐酸和石灰石。石灰石含有硫，所以在制取过程中有硫化氢、酸雾、水汽产生。硫酸铜的主要作用是除硫化氢，碳酸氢钠的主要作用是除酸雾，无水氯化钙与二氧化碳不反应，故可以用来做干燥剂。5、 本实验中，对CO2相对分子质量测定结果影响最大的是哪一个步骤？实验时应注意什么问题？答：本实验的关键是要得到准确的（co2+瓶+塞