Определение относительной молекулярной массы диоксида углерода

Оборудование, посуда, реактивы.

Аппарат Киппа с двумя промывными склянками (NаНСО₃ и Н₂SО_{4 конц.}).

Техно-химические весы.

Колба на 250 или 500 мл с пробкой.

Мерный цилиндр на 250 или 500 мл.

Стеклограф.

Термометр.

Барометр.

СаСО₃ (мрамор, известняк или мел).

Хлороводородная кислота (1 : 4).

Для получения газов (Н₂, Н₂S, СО₂) в лабораторных условиях используют аппарат Киппа – прибор, состоящий из трёх стеклянных резервуаров шарообразной формы (рис. 2). Резервуары 1 и 2 жёстко соединены между собой, верхний резервуар 3 представляет собой воронку, удлинённый конец которой почти доходит до дна резервуара 1. Нижний резервуар снабжён тубусом 4, служащим для слива жидкости из аппарата после окончания работы (во время работы он плотно закрыт пробкой). В верхней части среднего резервуара 2 имеется тубус 5, в который вставлена пробка с газоотводной трубкой, снабжённой краном 6.

Рис. 2. Установка для получения и очистки диоксида углерода.

Для получения диоксида углерода в средний резервуар помещают карбонат кальция (куски мрамора, известняка или мела), а в верхний резервуар наливают хлороводородную кислоту. При открывании крана 6 кислота поступает из верхнего резервуара через нижний в средний, где вступает в реакцию с карбонатом кальция по уравнению:

СаСО₃ + 2НСl = СаСl₂ + СО₂↑ + Н₂О.

Для очистки и осушки газ пропускают через промывные склянки 7 и 8 с растворами гидрокарбоната натрия и серной кислоты. При закрывании крана 6 хлороводородная кислота под давлением газа вытесняется из среднего резервуара через нижний в верхний резервуар и реакция прекращается.

Порядок выполнения работы

1. Сухую колбу закройте пробкой, стеклографом на горлышке сделайте отметку, соответствующую нижней границе пробки. Взвесьте колбу с пробкой на техно-химических весах с погрешностью 0,01 г (m₁). Это – масса колбы с воздухом.

2. Колбу заполните диоксидом углерода, пропуская его из аппарата Киппа в течение 5-7 минут, плотно закройте пробкой и взвесьте. Результат запишите.

Открыв колбу, снова пропустите в неё диоксид углерода, и закрытую колбу вновь взвесьте.

Эту операцию следует проводить до тех пор, пока расхождение между результатами двух последних взвешиваний не будет превышать 0,01 г. Таким образом будет определена масса колбы с СО₂ (m₂).

3. Для определения объёма колбы V налейте в неё воду комнатной температуры до отметки, а затем перелейте воду в мерный цилиндр. Объём воды будет равен объёмам воздуха (пункт 1) и диоксида углерода (пункт 2).

4. Отметьте показания термометра (температуру воздуха в лаборатории во время опыта) и барометра (атмосферное давление).

Экспериментальные данные внесите в табл. 3.

Таблица 3

Экспериментальные и расчётные данные

Масса колбы с воздухом и пробкой, г	Масса колбы с СО2 и пробкой, г	Объём колбы, л	Атмо-сферное давление, Па	Темпера-тура, К	Масса воздуха, г	Масса СО2, г	Молярная масса СО2, г/моль	Погрешность опыта
								абсолю-тная, г/моль	относи-тельная, %
m1	M2	V	Р	Т	mвозд.			Δабс.	Δотн.