Лабораторная работа № 7 определение относительной молекулярной массы оксида углерода(IV)

Цель работы: научиться экспериментально, на основе закона Авогадро и следствий из него, определять относительную молекулярную массу газообразных веществ.

Реактивы и материалы: мрамор, раствор соляной кислоты, раствор концентрированной серной кислоты, дистиллированная вода.

Оборудование: установка для получения и очистки оксида углерода(IV), технохимические весы с набором разновесов, термометр, барометр, колба с пробкой, цилиндр, часы с секундомером.

Техника безопасности: соблюдать основные правила работы в химической лаборатории и при работе с аппаратом Киппа.

Установка (рис. 1) состоит из аппарата Киппа 1, заряжен­ного кусками мрамора и соляной кислотой, двух последовательно соединенных склянок Тищенко 2 и 3 (склянка 2 заполнена водой для очистки проходящего оксида углерода(IV) от хлороводорода и от механических примесей, склянка 3 — серной кислотой для осушки газа) и колбы 4 емкостью 250 мл для собирания оксида углерода(IV).

Вымыть и высушить колбу. Подобрать к ней пробку и отметить уровень, до которого входит пробка в горло колбы (надеть на горло колбы резиновое кольцо или сделать метку карандашом по стеклу). Взвесить колбу с пробкой с точностью до 0,01 г. Данные записать.

Наполнить колбу оксидом углерода(IV), опустив газоот­водную трубку до дна колбы. Закрыть колбу пробкой (пробка должна входить на ту же глубину, что и при взвешивании колбы) и вновь взвесить. Чтобы быть уверенным в том, что воздух из колбы полностью вытеснен и она целиком наполнена оксидом угле­рода(IV), надо, взвесив колбу, еще раз на несколько минут опустить в нее газоотводную трубку, пропустить газ и вновь взвесить колбу, повторяя эту операцию до получения постоянной массы колбы с газом. Значение массы колбы с оксидом углерода (IV) записать.

Определить объем колбы, наполнив ее водой до пробки, измерить затем объем воды мерным цилиндром и записать результаты. От­метить и записать показания термометра и барометра во время опыта.

Форма записи наблюдений

1. Масса колбы (с пробкой) с воздухом — m₁ (г).

2. Масса колбы (с пробкой) с оксидом углерода(IV) — m₂ (г).

3. Объем колбы— V (мл).

4. Температура — t (°С).

5. Давление — р (кПа).

Обработка результатов

1. Объем воздуха в колбе V привести к нормальным условиям (T₀ = 273К, р₀ = 101,3 кПа) по формуле 1:

(1)

где: V — объем колбы, л; р — атмосферное давление, кПа; Т — температура комнаты, К (р_о - 101,3 кПа, Т₀ - 273 К).

2. Вычислить массу воздуха m₃, который находился в колбе, зная, что масса 1 л воздуха при нормальных условиях равна 1,29 г.

3. Вычислить массу оксида углерода(IV) m(СO₂) в колбе:

m(CO₂) = m₂ - (m₁ - m₃)

4. Вычислить плотность оксида углерода(IV) по воздуху по формуле 2:

(2)

5. Вычислить относительную молекулярную массу оксида углерода(IV):

M_r = 29 ∙ D_возд

6. Вычислить абсолютную (∆) и относительную (δ) ошибку опыта (в %) по формулам 3 и 4:

∆_абс = х_i - х_ист, (3)

где: х_i - полученное значение определяемой величины; х_ист - истинное (действительное) значение параметра.

∆ = M_r(теор) – M_r

Относительная ошибка:

δ = ∆_абс/ х_ист (4)

7. Сделать вывод, указав полученное значение определяемой величины, значение абсолютной и относительной ошибки эксперимента.

Контрольные вопросы:

1. Что называется плотностью газа по воздуху?

2. Как можно вычислить относительную молекулярную массу вещества, зная плотность его паров по воздуху?

3. Какова плотность по воздуху оксида углерода(IV)?

4. Как изменится плотность газа при изменении давления?

5. Как зная массу определенного объема газа, найти его молярную массу?

6. Показать, пользуясь определениями, что молярная масса численно равна относительной молекулярной. Какие размерности имеют эти величины?

7. Масса смеси оксидов углерода равна 44 г, объем смеси 28 л (н.у.). Сколько молекул СО₂ приходится на 1 молекулу СО?

8. Какой объем оксида углерода(IV) (н.у.) выделится при обработке 15 г карбоната натрия, содержащего 15 % примесей, избытком соляной кислоты?

9. Определите относительную атомную массу пятивалентного элемента, если он образует оксид, содержащий 56,3% кислорода.

10. Какой объем займет при 18 ^оС и 98 кПа оксид углерода(IV), выделившийся при разложении 250 г карбоната кальция?