Определение молекулярного веса углекислого газа

Так как углекислый газ тяжелее воздуха, то данные, необходимые для вычисления его молекулярного веса, могут быть получены следующим образом.

Сухую, предварительно взвешенную вместе с воздухом колбу, заполняют углекислым газом и снова взвешивают. Затем определяют объем колбы, наполняя ее водой и измеряя объем воды с помощью мерного цилиндра. Определив объем колбы, вычисляют вес воздуха в объеме колбы, что дает возможность установить вес колбы без воздуха и вес наполняющего ее углекислого газа. Температура при всех расчетах берется комнатная, давление – по барометру. Из полученных данных вычисляют молекулярный вес углекислого газа.

Необходимый для работы углекислый газ получается в аппарате Киппа действием на мрамор 10%-ной соляной кислотой.

Аппарат Киппа (рис. 13) состоит из двух сосудов А и Б, соединенных между собой шейкой е. В горло верхнего сосуда Б плотно вставлена шарообразная воронка В с трубкой Т, доходящей почти до самого дна прибора. Верхний сосуд Б через боковое отверстие загружается кусочками мрамора, после чего отверстие закрывается пробкой, через которую пропущена стеклянная трубка с краном. Соляную кислоту наливают в воронку В, из которой она по трубке Т переходит в нижний сосуд и, заполнив его, подступает к мрамору через узкий промежуток между трубкой Т и шейкой е. Образующийся углекислый газ выходит из верхнего сосуда Б через кран К газоотводной трубки.

Если нужно приостановить выделение газа, то закрывают кран К. Продолжающий выделяться углекислый газ вытесняет кислоту в нижний сосуд, а оттуда в шар воронки В. Таким образом, соприкосновение кислоты с мрамором прекращается и реакция останавливается, но прибор остается заряженным; чтобы снова привести его в действие, достаточно открыть кран К.

Для работы нужны: 1) колба, емкостью 300-500 мл с тщательно подогнанной к ней пробкой; 2) мерный цилиндр; 3) лучинка; 4) аппарат Киппа.

П о р я д о к в ы п о л н е н и я р а б о т ы

1. Заготовить в лабораторном журнале следующую табличку для записи производимых измерений:

Вес колбы с воздухом и пробкой - А
Вес колбы с углекислым газом - Б
Объем колбы V
Температура воздуха в лаборатории
Атмосферное давление
Вес воздуха в объеме колбы а
Вес пустой колбы (А – а)
Вес углекислого газа Б – (А – а)
Найденная величина, мол. веса углекислого газа

2. Полученную у лаборанта сухую колбу закрыть пробкой и взвесить возможно точнее на химико-технических или аптекарских весах. Записать вес колбы с воздухом (А).

3. Опустить в колбу до дна газоотводную трубку от аппарата Кипа и наполнить колбу доверху углекислым газом, высушенным пропусканием сквозь промывную склянку с серной кислотой. Убедиться в полноте вытеснения воздуха из колбы, поднося к ее отверстию тлеющую лучинку, которая должна при этом гаснуть.

4. Наполнив колбу углекислым газом, осторожно, не прекращая тока газа, вынуть из колбы подводящую газ трубку, после чего закрыть кран аппарата Киппа.

5. Плотно закрыть отверстие колбы пробкой и точно взвесить колбу на химико-технических весах. Записать вес колбы с углекислым газом (Б).

6. Отметить на горлышке колбы чертой уровень, до которого доходит нижний конец пробки. Заполнить колбу до черты водой и определить ее объем (V), выливая воду в мерный цилиндр.

7. Определить по барометру и термометру давление и температуру комнатного воздуха.

8. Привести объем заполняющего колбу воздуха к нормальным условиям и рассчитать его вес (а), имея в виду, что 1 л воздуха при нормальных условиях весит 1,29 г.

9. Вычислить вес пустой колбы, равный А – а.

10. Вычислить вес углекислого газа, заполнявшего колбу, равный Б – (А – а).

11. Зная вес и объем углекислого газа, найти его молекулярный вес, исходя из грамм-молекулярного объема.

12. Сравнить найденную величину молекулярного веса (М_оп) с теоретическим значением молекулярного веса углекислого газа и рассчитать процент ошибки

Г л а в а I I I

С К О Р О С Т Ь Х И М И Ч Е С К И Х Р Е А К Ц И Й И Х И М И Ч Е С К О Е Р А В Н О В Е С И Е

Учебник § 62, 63, 64

1. С к о р о с т ь р е а к ц и и. Скорость химических реакций измеряется количеством вещества, подвергающегося превращению в единицу времени в единице объема. Таким образом, о скорости химической реакции можно судить по изменению концентраций реагирующих веществ за единицу времени.

Скорость химической реакции зависит как от свойств самих реагирующих веществ, так и от условий, в которых она протекает. Важнейшими из этих условий является температура и концентрация реагирующих веществ. Влияние температуры проявляется в том, что при повышении ее на каждые 10°, скорость реакции увеличивается в 2-3 раза.

Зависимость скорости реакции от концентраций реагирующих веществ выражается следующим законом: «Скорость химической реакции пропорциональна произведению концентраций реагирующих веществ». Математически эту зависимость можно изобразить формулой:

где К – постоянная для данной реакции величина, называемая константой скорости, [A], [B] и т. д. - концент

стр 1-30

рации реагирующих веществ (выражаемые обычно в молях на литр),m и n − коэффициенты при формулах тех же веществ в уравнении реакции. Если эти коэффициенты равны единице, то формула упрощается и принимает вид

v=K▪[A]▪[B]

2. Химическое равновесие. Во многих случаях вещества, получающиеся в результате реакции в свою очередь взаимодействуют между собой, образуя исходные вещества. В таких случаях реакция называется обратимой. Для обозначения обратимости реакции в ее уравнении вместо знака равенства ставят две стрелки, направленные в противоположные стороны (знак обратимости).

В общем виде обратимая реакция может быть выражена уравнением:

mA+nB⇄pC++qD,

где m,n,p и q – коэффициенты при формулах реагирующих веществ А, В, С и Д. Реакцию, идущую согласно уравнению слева направо, называют прямой, идущую справа налево – обратной.

Если обратимая реакция протекает в замкнутом пространстве, то она никогда не доходит до конца, но рано или поздно приводит к состоянию равновесия, при котором скорость прямой реакции равняется скорости обратной реакции.

При химическом равновесии произведение концентраций получающихся веществ, деленное на произведение концентраций веществ, вступающих в реакцию, становится равно некоторой постоянной для данной реакции (при данной температуре) величине, называемой константой равновесия (К). Математически это условие наступления равновесия выражается уравнением,

Изменение условий, при которых установилось равновесие, например, изменение концентрации, температуры, давления, нарушая равенство скоростей прямой и обратной реакций, тем самым нарушает и равновесие. Такое явление называется сдвигом или смещением равновесия. Если при этом произошло увеличение концентраций веществ, стоящих справа от знака обратимости (и, конечно, одновременно уменьшение концентраций веществ, стоящих слева), то говорят, что равновесие сдвинулось вправо; при обратном изменении концентраций, т.е. при увеличении концентраций веществ, стоящих слева от знака обратимости, говорят о сдвиге равновесия влево. Нарушенное равновесие вскоре восстанавливается, но уже при иных концентрациях реагирующих веществ.

РАБОТА №8