气体分子量的测定
化学试剂,九料化工商城 / 2020-10-21
一、气体分子量的测定实验目的
1.了解用相对密度法测定气体分子量的原理和方法:
2.学习启普发生器洗气瓶和于燥管的装置和使用方法,练习分析天平和台天平的使用等基本操作。
二、气体分子量的测定提要
在同温同压下,同体积的任何气体都含有相同数目的分子。因此在同温同压下,同体积的两种气体(A与B)的重量之比等于它们分子量之比,等于它们分子量之比，即
W(A) MG(A)
------- =-------------
W(B) MG(B)
其比值为两种气体的相对密度。
本实验中分别测定在一定温度和压力下,二氧化碳的重量(Wco)和同体积的空气的重量(W空气),并根据二氧化碳对空气的相对密度(W\W CO2/空气 )空气的平均分子量(29),由式(5-1)计算二氧化碳的分子量。
三、仪器和药品
1.仪器
制备二氧化碳的仪器(启普发生器、洗气瓶、U形管、橡皮塞、橡皮管、导气管)分析天平台天平(公用)锥形瓶(250ml)软木塞、橡皮圈、温度计、气压计(公用)
2.药品
盐酸HCl(6N)
硫酸H2SO4(浓)
石灰石CaCO3(固)
无水氯化钙CaCl2(固)
玻璃纤维
四、气体分子量的测定实验内容
1.二氧化碳气体的制备[注]
制备二氧化碳的实验装置如图5-1所示。在启普发生器的球形容器中盛有石灰石(或大理石)CaCO3,从安全漏斗注入适量6N盐酸(启普发生器的使用方法参看19页)。打开活塞，则盐酸从底部上升与石灰石接触,发生反应,产生二氧化碳气体。气体经过装水的洗气瓶以除去氯化氢和其它可溶性杂质;经过装浓H2SO4的洗气瓶以及装无水氯化钙和玻璃纤维的U形管,以进一步除去气体中的水分和其它杂质;最后经导气管放出。先排气4~5分钟,使全部装置中的空气被二氧化碳代替后,关闭活塞待用。
[注]由实验预备室装备好。
2.二氧化碳分子量的测定
取1只250ml锥形瓶,洗净,烘干(实验预备室事先准备好),并配上合适的软木塞,在瓶上用橡皮圈标明软木塞的深度,然后放在分析天平上称量(准确至0.001克),记下其重量W1。
打开木塞,将导气管插入锥形瓶的底部(为什么?),再打开启普发生器的活塞,通入二氧化碳约4~5分钟(CO2的流速可用活塞适当调节,但不能太小,一般从浓H2SO4中冒出的气泡以每秒约4~5个为宜)。然后轻轻取出导气管用软木塞塞住锥形瓶口(至橡皮圈标明的位置）。再在分析天平上称量(并记下数据)。重复通CO2和称量的操作,直到两次重量相差不超过1~2毫克为止(表明瓶内空气已全被二氧化碳所代替),记下其重量W2。
为了测定锥形瓶的体积,往瓶中装水至橡皮圈标明的位置,塞上软木塞(注意:瓶外壁勿沾水），然后在台天平上称重并记下其重量W3。W3-W1即为水的重量(空气的重量在此可忽略不计）。根据水的重量和密度(以1克·毫升-1计)，计算出水的体积,这也就是锥形瓶的体积
W3-W1
V=------------
1
根所得的锥形瓶体积(即空气的体积)、实验时温度和大气压力,由气体状态方程式求得空气重量W空气,进而计算出二氧化碳的重量Wco2,Wco2=W2-(W1-W空气),再根据式（5-1），求出二氧化碳的分子量MG。
五、气体分子量的测定实验前准备的思考题
1.用什么方法可以证明锥形瓶中的空气已完全被二氧化碳所代替?
2.为什么装满二氧化碳的锥形瓶和软木塞的重量要在分析天平上称量,而装满水的锥开瓶和软木塞的重量可以在台天平上称量?
3.为什么在计算锥形瓶体积时不考虑空气的重量,而在计算二氧化碳重量时却要考虑空气的重量?
4.使用启普发生器,有哪些应注意之处?
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