Рабочее задание Задание 1. Определение молекулярной массы углекислого газа

Метод основан на определении массы измеренного объёма газа в условиях опыта (р, Т). В основе получения СО₂ лежит реакция

СаСО₃ + 2НСl → СаCl₂ + H₂O + CO₂↑.

Диоксид углерода получают на установке, схема которой изображена на рис. 2.1. В склянке 3, заполненной водой, СО₂ освобождается от хлороводорода, а в склянке 4 с концентрированной серной кислотой – от влаги.

Рис. 2.1. Схема установки для получения СО₂:

1– реакционная колба; 2 – делительная воронка с раствором HCl;

3, 4 – промывные склянки; 5 – колба–приемник СО₂

Последовательность выполнения работы следующая:

1. Сухую колбу ёмкостью ~0,250 л закройте пробкой, нижний уровень пробки отметьте карандашом для надписей по стеклу.

2. Взвесьте на технических весах (точность 0,01 г) колбу с воздухом, закрытую пробкой – m₁ (г).

3. Поместите в реакционную колбу несколько кусочков мраморной крошки и из воронки прилейте раствор НСl. Образующийся в результате реакции СО₂ в течение 3-4 минут наполняет колбу- приемник, вытесняя из нее воздух.

4. Наполненную диоксидом углерода колбу закройте пробкой так, чтобы она вошла до метки, и взвесьте на тех же весах, на которых взвешивали колбу с воздухом – m₂ (г).

5. Измерьте объем колбы (V) в условиях опыта (р, Т). Для этого заполните колбу водой до метки и вылейте воду в мерный цилиндр.

6. Отметьте показания барометра (р) и термометра (t) во время опыта.

7. Внесите результаты опыта в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Результаты опыта по определению молекулярной массы со2

Масса колбы с воздухом m1, г	Масса колбы с СО2 m2,, г	Объем колбы (газа) V, л	Давление р, Па	Температура Т, К

8. Приведите объём газа (V) к нормальным условиям, используя формулу, объединяющую законы Гей-Люссака и Бойля-Мариотта: .

9. Через абсолютную плотность воздуха ρ ( ) вычислите массу воздуха в объёме колбы (m₃), считая среднюю молярную массу воздуха равной 29 г/моль:

10. Рассчитайте массу пустой колбы (m₄) и массу СО₂ в объеме колбы (m₅):

m₄ = m₁ – m₃ и m₅ = m₂ – m_4.

11. Вычислите относительную молекулярную массу диоксида углерода и его молярную массу тремя способами.

Первый – через относительную плотность СО₂ по воздуху:

M(СО₂) =D_возд.(СО₂) ∙ М_возд..

Второй - через молярный объем и абсолютную плотность СО₂ :

M(СО₂) = ρ∙22,4 (г/моль).

Третий - по уравнению Менделеева-Клапейрона:

р·V = ν∙R∙T и

Численное значение универсальной газовой постоянной R зависит от единиц объема и давления газа. Если давление измерено в паскалях, объем в метрах кубических, то R = 8,31 Дж/(моль· К):

Вычислите относительную ошибку опыта (Δ М_отн), %.

.

Вывод

Перечислите основные понятия и законы атомно-молекулярного учения, использованные при расчётах молекулярной массы газа.