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1、无机化学实验化学化工学院化学化工学院试验六试验六 二氧化碳相对分子量的测定二氧化碳相对分子量的测定试验目的试验目的1、学习气体相对密度法测定分子量的原理、加深理、学习气体相对密度法测定分子量的原理、加深理解志向气体状态方程式和阿佛加德罗定律。解志向气体状态方程式和阿佛加德罗定律。2、驾驭二氧化碳分子量的测定和计算方法、驾驭二氧化碳分子量的测定和计算方法3、进一步练习运用启普气体发生器和电子天平称量、进一步练习运用启普气体发生器和电子天平称量的操作。的操作。无机化学实验化学化工学院化学化工学院试验原理试验原理 1、阿佛加得罗定律：同温、同压、同体积的气体含有相同的分子数，即摩尔数相同。即：mA
2、MA mB MB 本试验是把同体积的二氧化碳气体与空气(其平均分子量为29.0)相比，此时有：m空气/M空气=mCO2/MCO2,即 MCO2 mCO2M空气/m空气 其中，M空气29.0=本试验关键是测：同温、同压下，同体积二氧化碳和空气的质量本试验关键是测：同温、同压下，同体积二氧化碳和空气的质量无机化学实验化学化工学院化学化工学院2、志向气体状态方程、志向气体状态方程 PV=n R T 单位：R取值 Pam3/molK 8.3143 kPa L/molK 8.3143 atm L/molK 0.08206无机化学实验化学化工学院化学化工学院3、二氧化碳的制取、收集和净化二氧化碳的制取、收
3、集和净化反应方程式：反应方程式：CaCO3+2HCl=CaCl2+CO2+H2O 因为大理石中含有硫，所以在气体发生过程中因为大理石中含有硫，所以在气体发生过程中有硫化氢、酸雾、水汽产生。此时可通过硫酸铜溶有硫化氢、酸雾、水汽产生。此时可通过硫酸铜溶液，碳酸氢钠溶液以及无水氯化钙除去硫化氢，酸液，碳酸氢钠溶液以及无水氯化钙除去硫化氢，酸雾和水汽。雾和水汽。无机化学实验化学化工学院化学化工学院试验装置试验装置无机化学实验化学化工学院化学化工学院1、第一次称量、第一次称量 取一个干净而干燥的锥形瓶，选一个合适的瓶塞塞入瓶口，并在塞子上做一记号，以固定塞子塞入瓶口的位置，在电子天平上称量质量mA：m
4、A=m空气+m锥形瓶+m瓶塞留意：1、锥形瓶要尽量小点，以免超出天平量程，且要干燥；2、胶塞作记号，每次用同一个瓶子，插入同一位置。试验步骤：试验步骤：无机化学实验化学化工学院化学化工学院2、收集二氧化碳、收集二氧化碳 在启普发生器中产生二氧化碳气体，经过净化、干燥后导入锥形瓶中。由于二氧化碳气体略重于空气，所以必需把导管伸入瓶底。检验收集满气体后，轻轻取出导气管，用塞子塞住瓶口(应与原来塞入瓶口的位置相同)。无机化学实验化学化工学院化学化工学院3、其次次称量：、其次次称量：在在电子天平电子天平上称量二氧化碳、锥形瓶、瓶塞总质量上称量二氧化碳、锥形瓶、瓶塞总质量m1：m1=mco2+m锥形瓶锥
5、形瓶 +m瓶塞瓶塞4、第三次称量：、第三次称量：由于二氧化碳气流大小有别，由于二氧化碳气流大小有别，是否收集是否收集满不易驾驭，平行称量，直到两次结果质量差满不易驾驭，平行称量，直到两次结果质量差12mg为止，计算时用较重的那次质量，得为止，计算时用较重的那次质量，得mBmB=mco2+m锥形瓶锥形瓶+m瓶塞瓶塞无机化学实验化学化工学院化学化工学院5、在锥形瓶内装满水，塞好瓶塞，留意橡皮、在锥形瓶内装满水，塞好瓶塞，留意橡皮塞进入的高度与记号相齐。塞进入的高度与记号相齐。6、第四次称量、第四次称量在台秤上称取：在台秤上称取：水水+锥形瓶锥形瓶+瓶塞瓶塞的质量的质量为为mc：mcm水水+m锥形瓶
6、锥形瓶+m瓶塞瓶塞留意：留意：1、称量每次在同一天平上，以削减误差；、称量每次在同一天平上，以削减误差；2、CO2必需充溢，否则必需充溢，否则MCO2偏小；偏小；3、称量依次不能变更，否则误差大，时间长。、称量依次不能变更，否则误差大，时间长。4、锥形瓶，里边不能有气泡。在台秤称上称量时，要擦、锥形瓶，里边不能有气泡。在台秤称上称量时，要擦干外面的水滴。干外面的水滴。无机化学实验化学化工学院化学化工学院数据记录数据记录室温室温t/气压气压p/Pa（空气（空气+锥形瓶锥形瓶+瓶塞）的质量瓶塞）的质量 mA=第一次（第一次（mCO2+m锥形瓶锥形瓶+m瓶塞瓶塞）的质量）的质量 m1=第二次（第二次
7、（mCO2+m锥形瓶锥形瓶+m瓶塞瓶塞）的质量）的质量 m2=mBmCO2+m锥形瓶锥形瓶+m瓶塞瓶塞 mB=水水+锥形瓶锥形瓶+瓶塞的质量瓶塞的质量 mC=瓶的容积瓶的容积V（mC-mA）/1.00 V=瓶内空气的质量瓶内空气的质量 m空气空气=瓶和塞子的质量瓶和塞子的质量mD=mA-m空气空气 mD=二氧化碳气体的质量二氧化碳气体的质量mCO2=mB-mD mCO2=二氧化碳气体的相对分子质量二氧化碳气体的相对分子质量 MCO2=相对误差相对误差 Er=无机化学实验化学化工学院化学化工学院依据依据PV=nRT，PVn空气空气RTm空气空气RT/M空气空气则则m空气空气PVM空气空气/RTV
8、？又因为：又因为：m净水净水Vd水，水，m净水净水mC-mA=m水水m空空气气m水水所以可求得：所以可求得：V=m水水/d水水P1atm，R=0.082T为室温为室温_即可求得即可求得：m空气空气 MCO229.0mCO2/m空气空气数据处理数据处理：无机化学实验化学化工学院化学化工学院又有二氧化碳气体的质量又有二氧化碳气体的质量:mCO2=mB-(mA-m空气空气)即即可可求求得得mCO2，将将mCO2代代入入（1）式式可可求求得得MCO2，MCO2的理论值为的理论值为44.0。无机化学实验化学化工学院化学化工学院计算误差计算误差确定误差确定误差(E)=测定值测定值(x)-真实值真实值(xT
9、)误差越小误差越小(大大)，精确度越高，精确度越高(低低)；结果偏高；结果偏高(低低)，正，正(负负)误差。误差。相对误差相对误差=100%确定误差确定误差真实值真实值无机化学实验化学化工学院化学化工学院启普发生器的构造、安装和运用方法启普发生器的构造、安装和运用方法无机化学实验化学化工学院化学化工学院三、启普发生器的构造与运用三、启普发生器的构造与运用构造：葫芦状容器，球形漏斗，旋塞导管，塞子。构造：葫芦状容器，球形漏斗，旋塞导管，塞子。试验室中常常利用启普发生器制备试验室中常常利用启普发生器制备H2、CO2、H2S等等气体。启普发生器不能受热，装在发生器内的固体必气体。启普发生器不能受热，
10、装在发生器内的固体必需是颗粒较大或块状的。移动时，应用两手握住球体需是颗粒较大或块状的。移动时，应用两手握住球体下部，切勿只握住球形漏斗，以免葫芦状容器落下而下部，切勿只握住球形漏斗，以免葫芦状容器落下而打碎。打碎。无机化学实验化学化工学院化学化工学院运用：运用：1装配：在球形漏斗和玻璃旋塞磨口处涂一薄层凡士林油，装配：在球形漏斗和玻璃旋塞磨口处涂一薄层凡士林油，插好球形漏斗和玻璃旋塞，转动几次，使其严密。插好球形漏斗和玻璃旋塞，转动几次，使其严密。2检查气密性：检查气密性：开启旋塞，从球形漏斗口注水至充溢半球开启旋塞，从球形漏斗口注水至充溢半球体时，关闭旋塞。接着加水，待水从漏斗管上升到漏斗
11、球体体时，关闭旋塞。接着加水，待水从漏斗管上升到漏斗球体内，停止加水。在水面做记号，静置片刻，如水面不下降，内，停止加水。在水面做记号，静置片刻，如水面不下降，证明不漏气，可以运用。证明不漏气，可以运用。3加试剂：从导气管口加入固体试剂，从球形漏斗加入酸。加试剂：从导气管口加入固体试剂，从球形漏斗加入酸。4发生气体：打开旋塞，固液接触产生气体；关闭旋塞，由发生气体：打开旋塞，固液接触产生气体；关闭旋塞，由于气体的压力使液体与固体分别，反应停止。于气体的压力使液体与固体分别，反应停止。5添加或更换试剂：从下口排出废液，从漏斗口添加液体；添加或更换试剂：从下口排出废液，从漏斗口添加液体；从导气管口
12、加入固体。从导气管口加入固体。6结束后处理：关闭旋塞，使反应停止，将废液倒入废液桶，结束后处理：关闭旋塞，使反应停止，将废液倒入废液桶，固体倒出洗净回收，磨口部分垫上纸条。固体倒出洗净回收，磨口部分垫上纸条。无机化学实验化学化工学院化学化工学院试验改进参考试验改进参考1、盐盐酸酸加加量量稍稍多多或或大大理理石石杂杂质质(如如硫硫)含含量量较较高高时时，酸酸雾雾、硫硫化化氢氢将将随随CO2气气体体一一并并冲冲入入NaHCO3洗洗气气瓶瓶中中.碳碳酸酸氢氢钠钠丢丢失失洗洗气气作作用用，CO2气气体体中中含含有有杂杂质气体，造成所称量质气体，造成所称量CO2质量的值失真。质量的值失真。改改进进方方法
13、法：在在启启普普发发生生器器与与NaHCO3洗洗气气瓶瓶之之间间增增加加一一个个缓缓冲冲瓶瓶。它它除除缓缓冲冲作作用用外外，更更重重要要的的是是截截住住随随CO2冲冲出出启启普普发发生生器器的的杂杂质质气气体体及及酸酸雾雾。保保证证NaHCO3,洗气瓶有效的除去洗气瓶有效的除去HCl气气体体。无机化学实验化学化工学院化学化工学院2、用锥形瓶收集二氧化碳，然后加盖软木塞，塞上、用锥形瓶收集二氧化碳，然后加盖软木塞，塞上做一记号进行称量的方法有做一记号进行称量的方法有3个缺点：个缺点：(1)由于二氧化碳气流大小有别，是否收集满不易驾由于二氧化碳气流大小有别，是否收集满不易驾驭，故导致称量次数增加。
14、延长试验时间。驭，故导致称量次数增加。延长试验时间。改进方法改进方法：CO2尾气通过盛饱和尾气通过盛饱和Ca(OH)2溶液溶液的大试管中，待的大试管中，待Ca(OH)2溶液变浑浊，说明集气瓶溶液变浑浊，说明集气瓶中中CO2气体已满气体已满.收集二氧化碳气体即可结束。较好收集二氧化碳气体即可结束。较好的限制了收集气体时间，削减了重复。的限制了收集气体时间，削减了重复。试验改进参考试验改进参考无机化学实验化学化工学院化学化工学院(2)(2)测锥形瓶容积时，由于软木塞为台形，盖入瓶口测锥形瓶容积时，由于软木塞为台形，盖入瓶口(记号到位记号到位)，无法将水注满锥形瓶的全部空间。给，无法将水注满锥形瓶的
15、全部空间。给试验者造成水的体积并不等于二氧化碳体积的疑虑。试验者造成水的体积并不等于二氧化碳体积的疑虑。同时，学生往往为使记号到位，向塞子施压，有时同时，学生往往为使记号到位，向塞子施压，有时导致锥形瓶裂开，试验失败导致锥形瓶裂开，试验失败.(3)(3)软木塞具有较强的吸水性，测定锥形瓶容积软木塞具有较强的吸水性，测定锥形瓶容积V.V.需需注水称量注水称量.由于少量水吸入软木塞，致使二氧化碳与由于少量水吸入软木塞，致使二氧化碳与水体积不等水体积不等 。试验改进参考试验改进参考无机化学实验化学化工学院化学化工学院改改进进方方法法：收收集集二二氧氧化化碳碳的的锥锥形形瓶瓶配配一一双双孔孔胶胶塞塞。
16、进进气气导导管管(内内径径1.5一一2毫毫米米)一一端端与与洗洗气气瓶瓶相相连连，另另端端插插入入瓶瓶底底。排排气气导导管管(内内径径同同前前)一一端端与与胶胶塞塞底底面面水水平平，另另端端与与带带尖尖嘴嘴的的导导管管相相连连。收收集集气气体体或或注注水水结结束束，将将外连胶管取下，进行称量。外连胶管取下，进行称量。整整个个试试验验过过程程避避开开了了胶胶塞塞取取动动，确确保保二二氧氧化化碳碳与与水水体体积积一一样样，削削减减了了试试验验误误差差和和疑疑虑虑。也也提提高高了了试试验验成成功功率率。称称量量次次数数一一般般两两次次即即可可达达到到质质理理差差小小于于2毫毫克克的要求的要求)。提高了试验效率。提高了试验效率。试验改进参考试验改进参考