1.2. Техника безопасности

1. Установка для получения оксида углерода(1V) должна находиться в

хорошо проветриваемом помещении или в вытяжном шкафу.

2. Соблюдайте рекомендуемую методикой последовательность вы-

полнения эксперимента.

3. Осторожно обращайтесь с аппаратом Киппа и склянкой, заполнен-

ной концентрированной серной кислотой.

1.3. Экспериментальная часть

1.3.1. Описание установки

Оксид углерода (IV) или углекислый газ получают в аппарате Кип-па (рис. 10.) действием раствора соляной кислоты с массовой долей 10 % на мрамор:

СаСОз + 2 НС1 = СаС1₂ + СO₂↑ + Н₂O

Полученный диоксид углерода очищают от примеси хлороводорода (соляная кислота - летучая кислота) путем пропускания полученного газа через раствор гидрокарбоната натрия:

NaHCO₃ + HC1 = NaCl + CO₂↑ + H₂O

Осушают газ, пропуская через склянку, заполненную концентриро­ванной серной кислотой:

H₂SO₄ (конц.) + п ∙ Н₂O = H₂SO₄ (Н₂O)_п

1.3.2. Проведение эксперимента

Чистую и сухую колбу плотно закройте резиновой пробкой и отметьте резиновым кольцом или восковым карандашом уровень, до которого вошла пробка в горло колбы. Взвесьте колбу с воздухом на технических весах с точностью до 0,01 грамма. Запишите результат взвешивания в таблицу 2.1. Это значение (m₁) соответствует массе колбы с воздухом. Наполните колбу углекислым газом из аппарата Киппа и пропускайте газ в течение 2-3 минут. Полноту заполнения колбы углекислым газом проверьте с помощью горящей спички. Затем, не закрывая крана, медленно выньте газоотводную трубку из колбы и закройте колбу пробкой до отметки на горлышке колбы. После этого закройте кран аппарата Киппа. Колбу с диоксидом углерода взвесьте на тех же весах, и с той же точностью.

Наполнение и взвешивание колбы необходимо проводить 2-3 раза до постоянной массы, т.е. до тех пор пока два последних результата либо одинаковы, либо отличаются друг от друга не более чем на 0,01 г. Внесите в таблицу значение массы колбы с диоксидом углерода (m₂)/ Затем необходимо определить объем колбы. Для этого наполните колбу водой до метки на горле колбы и перелейте воду в мерный цилиндр. Результат измерения запишите (V). Измерьте и запишите температуру и давление, при которых проводился опыт. Все результаты измерений и расчетов занесите в таблицу

1.3.3. Обработка результатов

1. Вычислите объем газа при нормальных условиях, используя объединенный газовый закон:

2. Вычислите массу воздуха (m₃) в объеме колбы, учитывая, что при нормальных условиях масса одного литра воздуха равна 1,293 г.

т₃(воздуха) = 1,293 (г/л) ∙ V₀ (л)

Массу воздуха в колбе можно вычислить и по уравнению Менде­леева-Клапейрона, учитывая давление и температуру, при которых проводился эксперимент:

М(воздуха) = 29 г/моль.

3. Вычислите массу пустой колбы (m₄):

т₄(колбы) = m₁ – т₃,

4. Вычислите массу СO₂ в колбе (m₅),

т₅(СО₂) = т₂ - т₄,

5. Используя данные опыта, вычислите молярную массу оксида угле­ род a(IV):

а) по молярному объему;

б) по относительной плотности диоксида углерода по воздуху;

в) по уравнению Менделеева-Клапейрона.

6. Вычислите относительную ошибку опыта в процентах:

где М(СО₂)_теор. ~ теоретическое значение молярной

массы диоксида углерода;

М(СО₂)_опыт. ~ экспериментальное значение моляр­ной массы диоксида углерода

1.4. Контрольные вопросы

1. Дайте определение понятий:

а) элемент, атом, молекула;

б) относительная атомная и относительная молекулярная массы;

в) абсолютная масса атома и молекулы;

г) моль, молярная масса, молярный объем.

2. Рассчитайте относительную атомную массу серы, если

m(S) = 5,3 ∙ 10^-23 г, а m(С) = 2,0 ∙10^-23 г.

3. Рассчитайте абсолютную массу молекулы азотной кислоты, если ее относительная молекулярная масса равна 63.

4. Закон Авогадро. Объединенный газовый закон. Уравнение газо­вого состояния Менделеева-Клапейрона.

5. Какая постоянная величина получается при делении любого чис­ла частиц в системе на количество вещества системы?

6. Какое число молекул содержится в 1 мл, 1 л и 1 м³ любого газо­образного вещества при нормальных условиях?

7. В какой массе H₂S, SO₂, SO₃ и H₂SO₄ содержится 1,5 ∙10²⁴ моле­кул?

8. Определите массу воздуха в 10 м³ при 20°С и давлении 101,3 кПа, зная, что молярная масса воздуха равна 29 г/моль.

9. Какова масса 2 л газовой смеси, содержащей по объему 75% ок­сида углерода (П) и 25% водорода, при температуре 273 К и дав­лении 101325 Па?

10. Определите массу 10 л (н.у.) газовой смеси азота и кислорода, если на 1 молекулу азота приходится 3 молекулы кислорода.

11. Плотность некоторого газа по ацетилену равна 2,23. Чему равна плотность этого газа по водороду?

12. Относительная плотность некоторого газа по воздуху равна: а) 0,9; б) 3,17. Определите массу 1 литра газа.

13. Масса 1 л газа равна 1,25 г (при н.у.). Определите, относитель­ную плотность этого газа по водороду. Какой это газ, если он яв­ляется простым веществом?

14. Какой объем при 27°С и давлении 101,3 кПа занимает газ мас­сой 10 г, если его плотность по водороду равна 32?

15. Определите давление азота, если 0,5 кг его находятся в сосуде вместимостью 20 л при 20 С.

16. Масса 87 мл некоторого газа при 62 °С и давлении 1∙10⁵ Па рав­на 0,24 г. Вычислите молярную массу данного вещества и массу одной молекулы.

17. В колбу вместимостью 3 л при температуре 27⁰C, из которой предварительно был выкачен воздух, ввели 0,5 л водорода и 2,8 л азота, измеренных при н.у. Чему стало равно давление внутри колбы?

18. Газообразный углеводород массой 0,65 г находится в сосуде вместимостью 1 л под давлением 1∙10⁵ Па и температуре 23 С.

Вычислите его молярную и относительную молекулярную мас­сы.

19. Во сколько раз (приблизительно) в земной коре атомов кисло­рода больше, чем атомов кремния? Массовые доли кислорода и кремния соответственно равны 0,47 и 0,295.

20. Какой объем займут 6,0210²¹ молекул газа при 127°С и давле­нии 204,5 кПа?

21. Сколько молекул хлора содержится в 100 мл газа при темпера­ туре 17°С и давлении 121,6 кПа?

Список литературы

1. Глинка Н.Л. Общая химия.- Л.: Химия, 1987. - с. 15-35

1. Курс общей химии /Под ред. Н.В. Коровина. - М.: Высшая школа, 1990.-с. 5-7.

З. Карапетьянц М.Х., Дракин СИ. Общая и неорганическая химия. -М.: Химия, 1993.-с. 7-10.

4. Степин Б.Д., Цветков А.А. Неорганическая химия. - М.: Высшая школа, 1994.-с. 5-11.

5. Коровин Н.В., Мингулин Э.И., Рыжова Н.Г. Лабораторные работы по химии. - М.: Высшая школа. 1986. - с. 5-37.

6. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии.- Л.: Хи­мия, 1985.-с. 7-23.

7. Любимова Н.Б. Вопросы и задачи по общей и неорганической хи­мии. - М.: Высшая школа, 1990. - с. 4-30

8. Романцева Л.М., Лещинская З.Л., Суханова В.А. Сборник задач и упражнений по общей химии. М.: Высшая школа, 1991.-е. 37-44.