Лабораторна робота №2

(індивідуальна експериментально-розрахункова робота)

Визначення молярної маси карбон (IV) оксиду (вуглекислого газу)

Основні теоретичні питання.

Хімічні поняття (хімічний елемент, речовина, атомна та молярна маса, молярний об’єм газу, моль речовини, відносна густина одного газу за іншим) та основні закони хімії (збереження маси і енергії, постійного складу, Авогадро та три наслідки з нього, об’єднаний газовий закон, рівняння Клапейрона-Менделєєва). Їх формулювання та математичні формули для розрахунків.

Мета роботи: ознайомитись з одним з методів визначення молярної маси речовин в газоподібному стані та навчитись розраховувати молярну масу газів за отриманими експериментальними даними різними способами.

Обладнання і реактиви: техно-хімічні ваги і різноваги; мірний циліндр на 250 мл; прилад для одержання газу або подушка з газом; колба на 250 мл з корком для зважування; термометр, барометр.

Хід роботи

Для експериментального визначення молярної маси вуглекислого газу беруть суху чисту колбу, закриту корком до позначки на горлі. Зважують колбу з пробкою на техно-хімічних терезах з точністю до 0,005 г і записують масу колби з повітрям.

Протягом 4-5 хв заповнюють колбу карбон (ІV) оксидом. Повільно витягують газовідвідну трубку з колби і швидко закривають її корком у вертикальному положенні. Зважують колбу з газом і записують масу колби з карбон (ІV) оксидом.

Щоб визначити об’єм колби, необхідно заповнити її водою до позначки на горлі, і виміряти об’єм води мірним циліндром.

Фіксують температуру і тиск в умовах проведення експерименту.

Розрахункова частина

Всі необхідні для розрахунків експериментальні дані по варіантах наведено в таблиці 2.1. Номер варіанту відповідає порядковому номеру студента у списку.

Таблиця 2.1

№ п/п	Р, кПа	t, оС	,г	,г	Vколби, л
1	100,1	18	125,340	125,520	0,3
2	99,5	22	169,720	169,945	0,380
3	100,7	20	144,950	145,150	0,330
4	102,9	19	137,125	137,315	0,310
5	98,9	21	158,340	158,510	0,290
6	100,3	23	140,860	141,070	0,350
7	99,1	20	164,285	164,515	0,385
8	101,8	24	139,790	139,975	0.305
9	100,5	17	148,040	148,285	0,395
10	99,4	19	161,300	161,490	0,315
11	100,6	21	153,760	153,975	0,365
12	98,8	23	136,135	136,305	0,295
13	101,6	18	145,840	146,055	0,345
14	99,2	22	129,200	129,365	0,290
15	102,1	17	133,960	134,155	0,320

Використовуючи дані свого варіанту, обчислюють:

1) об’єм газу в колбі за нормальних умов (н.у.) за допомогою рівняння об’єднаного газового закону РV/Т =Р₀V₀/Т₀

,

де Т = 273 + t С, Р₀ = 101,3 кПа, Т₀ = 273 К

2) масу повітря в об’ємі колби (н.у.), знаючи, що маса 1 л повітря за н.у. дорівнює 1,293 г:

3) масу порожньої колби без газів як різницю між масою колби з повітрям і масою повітря в об’ємі колби:

4) масу карбон (ІV) оксиду в об’ємі колби як різницю між масою колби з вуглекислим газом і масою порожньої колби:

Обчислюють молярну масу СО₂ трьома способами, які наведені нижче.

І. За законом Авогадро з використанням молярного об’єму газу

(V_m=22,4 л/моль за н.у.):

=

ІІ. За відносною густиною D. Для однакових об’ємів газів за н.у.

D_пов = / m_пов. = М / М_{повітря}

Оскільки М_{повітря} = 28,98 г/моль, тоді

=

ІІІ. За рівнянням Клапейрона-Менделєєва: РV= RТ/М_х , де m- маса СО₂ у колбі, г; R = 8,314 Дж/(моль∙К); Т- температура досліду, К; Р- тиск, кПа; V- об’єм СО₂ у колбі на початку досліду, л (за табличними даними).

=

Визначити абсолютну і відносну похибки досліду. Абсолютна похибка є різницею між теоретичним і середнім експериментально розрахованим значеннями молярної маси СО₂:

Абсолютна похибкa =| М_теор.- М_досл. |

Відносна похибка – це відношення абсолютної похибки до теоретичного значення Мсо₂ і обчислюється у відсотках:

Відносна похибка %

Зробити висновок про результат роботи.

Контрольні питання.

1. Обчислити масу 5 л кисню за н.у. Скільки молекул містить цей об’єм газу? Якою є маса однієї молекули О₂ в грамах?

2. Обчислити молярну масу газу, якщо 1 мл його за н.у. важить 1,96 мг.

3. Визначити, яка кількість моль міститься у: а) 104,2 г барій хлориду; б) 4,6 г натрію; в) 56 л азоту.

4. При якому тиску (Па) маса хлору об’ємом 3 л дорівнює 2,5 г, якщо температура становить 23°С? R= 8,314 Па∙м³/К∙моль.

5. Густина невідомого газу за воднем (Н₂) дорівнює 2,562. Визначити масу 5 л цього газу за н.у.