Лабораторна робота № 1

Дослід 1. Експериментальне визначення молярної маси газів (СО₂, SO₂ і ін.)

Для одержання карбон(IV) оксиду використовується установка, що складається з апарата Кiппа (зарядженого кусками мармуру і хлоридною кислотою), двох промивних склянок (перша заповнена водою для очистки карбон(IV) оксиду вiд гідроген хлориду, друга – концентрованою сульфатною кислотою для осушування газу) i колби для збирання газу (рис.1).

Порядок виконання роботи:

Взяти суху колбу, пiдiбрати до неї корок i вiдмiтити рiвень, до якого корок входить в горло колби (мiтку можна зробити звичайною ручкою). Зважити колбу з точнiстю до 0,01 г.

Заповнити колбу вуглекислим газом з апарату Кiппа. Для цього газовiдвiдну трубку опустити на дно колби i вiдкрити кран апарату. Газ пропускати протягом 1–1,5 хвилин. Повноту заповнення можна перевiрити за допомогою запаленого сiрника (в атмосферi карбон(IV) оксиду сiрник гасне). Колбу, заповнену карбон(IV) оксидом, закрити пробкою i зважити (на тих же терезах i з тiєю ж точнiстю). Операцiю заповнення колби газом i зважування слiд провести кiлька разiв до одержання сталого значення маси, при цьому слiдкувати, щоб колба була закрита корком до мiтки.

Для визначення об'єму колби заповнити її водою до мiтки, потiм воду з колби вилити в мiрний цилiндр.

Записати покази термометра i барометра пiд час дослiду.

Форма запису спостережень:

1. Маса колби (з корком) з повiтрям m₁ (г)

2. Маса колби (з корком) з СО₂ m₂ (г)

3. Об’єм колби V (мл)

4. Температура t (C)

5. Тиск р (кПа)

Рис.1. Прилад для визначення молекулярної маси карбон(IV) оксиду: 1 – апарат Кiппа; 2,3 – промивні склянки; 4 – газовiдвідна трубка; 5 – колба для збирання газу

Порядок проведення розрахункiв:

1. Об'єм повiтря в колбi V привести до нормальних умов (Т_о=273 К, р_о=101,3 кПа) за формулою

.

2. Розахувати масу повiтря m₃, що знаходиться в колбi, знаючи, що маса 1 л повiтря при н.у. складає 1,29 г.

3. Розахувати масу карбон(IV) оксиду в колбi m(СО₂) за формулою: m(СО₂) = m₂ –(m₁-m₃).

4. Розахувати густину карбон(IV) оксиду за повiтрям за формулою: .

5. Розахувати вiдносну молекулярну масу карбон(IV) оксиду M_r(CO₂) = 29·D_пов.

6. Розахувати абсолютну i вiдносну похибки дослiду.

Користуючись результатами експерименту, здiйснити розрахунки вiдносної молекулярної маси iншими методами:

а) за густиною за воднем карбон(IV) оксиду за формулою

(1 л водню має масу 0.089 г);

б) за молярним об’ємом

M_r(CO₂) =;

в) за рiвнянням Менделєєва-Клапейрона

Розрахуйте відносну похибку експерименту (у %):

Дослід2. Експериментальне визначення молярної маси еквіваленту металів (магнію, цинку і ін.).

У данiй роботi кожному студенту видається попередньо зважена пластинка з металу, молярну масу еквіваленту якого потрiбно визначити. Дослiд виконується в спецiальному приладi (рис.2).

Опис приладу: Прилад для визначення молярної маси еквіваленту (рис.2) складається з бюретки (1), двоколiнної пробiрки (пробiрки Оствальда)(2), вiдкритої трубки, що служить зрівнювальною склянкою (3), трiйника iз затискачем на одному кiнцi (4).

Рис.2. Прилад для визначення молярної маси еквіваленту металу: 1 – бюретка; 2 – зрівнювальна склянка; 3 – двоколінна пробірка; 4 – трійник з затискачем; 5 – метал; 6 – хлоридна кислота.

Для сполучення використовуються гумовi трубки i пробки з просвердленими отворами. Для закрiплення приладу використовується штатив з тримачами і затискачами.

Виконання роботи:

У вiдповiдностi з рисунком складiть прилад, при цьому залишайте затискач вiдкритим. У зрівнювальну склянку налийте воду, яка заповнить бюретку i витiснить з приладу надлишок повiтря. Бюретку закрiпiть у штативі таким чином, щоб рiвнi води в бюретцi i у вiдкритiй трубцi спiвпадали з нульовою подiлкою. (Підрахунок рiвня рiдини проводиться по нижньому краю менiска.)

В одне з колiн пробiрки помiстiть виданий шматочок металу, а в друге налийте близько 10 мл 2 н. розчину хлоридної кислоти. Пробiрку закрийте пробкою з трубкою, сполученою з трiйником. Затискач закрийте i перевірте прилад на герметичнiсть. Для цього знiмiть з тримача зрівнювальну склянку i опустiть її вниз на 15-20 см. При цьому рiвень води в бюретцi трошки понизиться, а далi залишатиметься без змiн. При поверненнi склянки на попереднє мiсце вода в нiй i в бюретцi повинна бути на тому ж нульовому рiвнi. Якщо прилад не герметичний, то знайдiть мiсце пропускання повiтря i досягніть герметичностi в цьому мiсцi.

Пiсля встановлення герметичностi приладу повернiть двоколiнну пробiрку таким чином, щоб кислота перелилася в колiно з металом. Водень, що видiляється в результатi взаємодiї металу з кислотою, витiсняє з бюретки воду. Зрівнювальну склянку при цьому потрiбно опускати i пiд час дослiду намагатися тримати воду в нiй i в бюретцi на одному рiвнi, щоб тиск газу всередині приладу був весь час близьким до атмосферного. Пiсля того, як температура в двоколiннiй пробiрцi зрiвняється з кiмнатною (приблизно через 10-15 хв), вiдмiтьте рiвень води в бюретцi, визначивши тим самим об’єм (в мл) водню, що видiлився в результатi реакції.

Запишiть покази термометра i барометра в лабораторії.

Форма запису результатiв вимiрювань:

1. Маса зразка металу m, г

2. Об’єм витiсненого газу в умовах дослiду V, мл

3. Температура дослiду t,С

4. Атмосферний тиск (по барометру) P, кПа

Проведення розрахункiв:

1. Розрахувати об’єм виділеного водню при н.у.

Водень, що збирається над водою, мiстить водяну пару i загальний тиск газу в бюретцi (рiвний атмосферному) складається з парцiальних тискiв водню i водяної пари. Тодi об’єм водню при н.у. визначається по рiвнянню

,

при цьому попередньо необхідно атмосферний тиск (покази барометра) виразити в кПа.

Тиск насиченої водяної пари у рівновазі з водою (у кПа)

при температурі (C) досліду

t, C	h, кПа	t, C	h, кПа	t, C	h, кПа
10	1,22	16	1,82	22	2,64
11	1,31	17	1,94	23	2,84
12	1,40	18	2,06	24	2,90
13	1,50	19	2,19	25	3,17
14	1,60	20	2,34	26	3,36
15	1,71	21	2,49	27	3,56

2. Розрахувати молярну масу еквіваленту металу по формулi

Молярна маса еквіваленту вiдповiдає масі металу, яка витісняє 11200 мл (н. у.) Н₂ з кислоти.

Дослiд проведiть два рази. Величину хiмiчного еквiваленту металу розрахуйте як середню з двох визначень. Знаючи, що молярна маса еквіваленту елементу дорівнює частцi вiд дiлення атомної маси на валентнiсть, порiвняйте визначену експериментально величину еквiваленту з її теоретичним значенням, взятим з таблицi Менделєєва.

Розрахуйте величину абсолютної i вiдносної похибки (у %):

Дослід 3. Визначення масової частки кристалізаційної води у мідному купоросі

Прилади і реактиви: Лабораторний штатив з кільцем, дротяний трикутник, спиртівка, порцелянова чашка, хіміко-технічні ваги з різноважками, ступка з товкачем, тигельні щипці, ексикатор, фільтрувальний папір, мідний купорос.

Виконання роботи: Зважте порцелянову чашку з точністю до 0,01 г. Уступці розітріть у порошок мідний купорос і помістіть його у чашку у кількості 1,0 – 1,5 г . Зважте чашку з мідним купоросом. Помістіть чашку у дротяний трикутник на кільце штатива і прожарюйте на полум’ї спиртівки протягом 7 – 10 хв. Що спостерігаєте?

Охолодіть чашку з безводним купрум(ІІ) сульфатом у ексикаторі, зважте його, запишіть масу. Повторно прожарте чашку з сіллю протягом 3 – 5 хв, охолодіть у ексикаторі і знову зважте. Якщо різниця мас двох останніх зважувань не перевищує 0,01 – 0,02 г, то прожарювання припиніть.

Форма запису результатiв вимiрювань:

Маса пустої чашки m₁, г

Маса чашки з наважкою мідного купоросу m₂, г

Маса наважки мідного купоросу m₃ = m₂ – m₁, г

Маса чашки з сіллю після прожарювання

Перше зважування m₄’, г

Друге зважування m₄’’, г

. . . . . . . . . . . . . . .

Остаточне значення m₄, г

Маса купрум(ІІ) сульфату m₅ = m₄ – m₁, г

Маса кристалізаційної води m₆ = m₂ – m₄, г

На підставі одержаних даних розрахуйте:

• масу води, що припадає на один моль безводної солі;

• кількість молів кристалізаційної води, що припадає на 1 моль купрум(ІІ) сульфату;

• масову частку кристалізаційної води у мідному купоросі.

Розрахуйте величину абсолютної i вiдносної похибки