二氧化碳的制备、性质及相对分子量的测定.

课程名称：化学教学论实验主讲教师：丁伟实验3二氧化碳的制备、性质及相对分子量的测定实验目的：1.熟练掌握制取和收集二氧化碳的方法及性质实验的规范操作。2.实习二氧化碳制取及化学性质演示实验的讲解方法。3.学会测定二氧化碳相对分子量的实验方法。学习气体密度法测定气体相对分子量的原理和方法，学习启普发生器的使用和称量的操作，了解气体净化和干燥的方法。实验药品：凡士林、大理石、稀盐酸（6mol/L）、石蕊试液、石灰水、镁条、铁丝、小蜡烛、氢氧化钠、无水氯化钙、、饱和碳酸氢钠溶液、浓硫酸实验器具：250毫升启普发生器1个脱脂棉1袋洗瓶2只（带塞）木夹（或竹夹）1个试管2只锥形瓶一个注射器1只平底烧瓶1只长颈漏斗1只锥形瓶1个长颈漏斗1只干燥管1个100毫升烧杯1只50毫升烧杯1只100mL塑料集气瓶1只集气瓶4个玻璃导管2段水槽1个酒精灯1个分液漏斗1个矿泉水瓶底1个铁架台1架托盘天平1台毛玻片4片剪刀1把玻璃导管1段洗气瓶2个托盘天平1台电子天平（分析天平）1台实验室制取二氧化碳原理：2HCl+CaCO3→CaCl2+CO2↑+H2O一、二氧化碳的制备1启普发生器装置实验步骤：从启普发生器的气体出口加入大理石，加入量不超过中间球体积的1/3，关闭气体出口，再从球形漏斗加入6mol/L的盐酸。打开旋塞，盐酸即从底部通过狭缝上升与大理石作用，产生二氧化碳气体。由于大理石中含有硫，所以制备的二氧化碳气体中，常含有硫化氢、酸雾、水汽等杂质，此时，通过KMnO4(1mol/L）、浓H2SO4除去。2简易装置实验步骤：（1）按图安装好制取二氧化碳的实验装置。（2）锥形瓶中加入10克左右块状大理石，塞紧带有长颈漏斗和导管的橡皮塞。（3）气体导出管放入集气瓶中，导管口应处在集气瓶的瓶底处。（4）通过长颈漏斗加入适量的稀盐酸，锥形瓶中立刻有气体产生。（5）片刻后，划一根火柴，把燃着的火柴放到集气瓶口的上方，如果火柴很快熄灭说明集气瓶中已经受集满二氧化碳气体，盖好毛玻璃片，将集气瓶口向上放在桌子上备用。制取实验仪器和装置：要点：（1）实验室制取二氧化碳，如选用大理石为原料，则不能选用稀硫酸。因为生成的碳酸钙是微溶性物质，它包裹在大理石表面，使酸液不能与大理石接触，从而使反应中止。（2）收集二氧化碳气体也可用排水法，但水槽中的液体最好选用饱和的碳酸氢钠溶液，它不会使二氧化碳损失。（3）注意气密性；（4）导管口要在瓶底处，因为二氧化碳的比重大于空气。二、二氧化碳性质实验1二氧化碳通入滴加过石蕊试剂纯净水中，观察试剂颜色变化。2二氧化碳通入澄清石灰水，观察澄清石灰水的变化。3把充满二氧化碳的集气瓶中的二氧化碳倒入放有点燃的蜡烛的烧杯里，观察蜡烛火焰变化。4点燃用坩埚钳夹住的镁条，放入盛满二氧化碳的集气瓶中，观察集气瓶内的现象。2Mg+CO2→2MgO+C镁在二氧化碳中燃烧〔用品〕二氧化碳发生装置、集气瓶、坩埚钳、酒精灯、砂纸、小刀。〔操作〕取约10cm长的镁条，用砂纸或小刀把它一端的氧化膜除尽，用坩埚钳夹持另一端，放在酒精灯上点燃后，随即伸入盛有二氧化碳的集气瓶内，镁条会继续燃烧，并发出耀眼白光。燃烧后，集气瓶的瓶壁特别是瓶底出现有白色粉末，同时还有黑色斑点。〔备注〕1．氧化镁的生成热是612.4kJ/mol，二氧化碳的生成热是393.4kJ/mol，因此在二氧化碳中燃烧镁，可以把二氧化碳还原成碳。2．除净镁带表面的氧化物和通入足量的二氧化碳是本实验的成败关键。3．燃烧产物白色粉末是氧化镁，黑色固体是单质碳。三、二氧化碳分子量的测定取一只洁净而干燥的碘量瓶，盖好瓶塞，在电子天平上称量并记录空气、瓶子、塞子的质量Ａ。拔去塞子，把启普发生器装置上的导气管插入瓶底，等４-５分钟后，轻轻取出导气管，盖好瓶塞，在原来的天平上称重并记录Ｂ１。为了保证瓶内空气完全被二氧化碳排出，重复通入二氧化碳和称量的操作并记录Ｂ２，直至两次称量结果相差不超过２毫克为止。记录二氧化碳、瓶子、塞子的质量Ｂ。为了测定碘量瓶的容积，可在瓶内装满水，塞好塞子，（注意：要求瓶内没有气泡，瓶外没有水珠）。在台秤上称重并记录Ｃ。碘量瓶：在锥形瓶口上使用磨口塞子，并且加一水封槽。用于碘量分析，盖塞子后以水封瓶口。碘量瓶的用途：一般为碘量法测定中专用的一种锥形瓶。也可用作其他产生挥发性物质的反应容器。用法：加入反应物后，盖紧塞子，塞子外加上适量水作密封，静置反应一定时间后，慢慢打开塞子，让密封水沿瓶塞流入锥形瓶，再用水将瓶口及塞子上的碘液洗入瓶中。碘量瓶称量瓶(weighingbottle)带有磨口塞的筒形的玻璃瓶，用于差减法称量试样的容器。因有磨口塞，可以防止瓶中的试样吸收空气中的水分和CO2等，适用于称量易吸潮的试样。称量瓶是一种常用的实验室玻璃器皿，一般用于准确称量一定量的固体。又称称瓶。精确称量分析试样所用的小玻璃容器。一般是圆柱形，带有磨口密合的瓶盖。称量瓶的规格以外径×高(cm)表示，分为扁形、筒形两种外形。根据材料有普通玻璃称量瓶和石英玻璃称量瓶。称量瓶的盖子是磨口配套的，不得丢失、弄乱。称量瓶使用前应洗净烘干，不用时应洗净，在磨口处垫一小纸，以方便打开盖子。分析天平的使用1.称量前应检查天平是否正常,是否处于水平位置,吊耳、圈码是否脱落,玻璃框内外是否清洁。2.应从左右两门取放称量物和砝码.称量物不能超过天平负载(200克),不能称量热的物体.有腐蚀性或吸湿性物体必须放在密闭容器中称量。3.开启升降旋钮(开关旋钮)时,一定要轻放,以免损伤玛瑙刀口.;每次加减砝码、圈码或取放称量物时,一定要先关升降旋钮(关闭天平),加完后,再开启旋钮(开启天平).读数时,一定要将升降旋钮开关顺时针旋转到底,使天平完全开启.同一化学试验中的所有称量,应自始至终使用同一架天平,使用不同天平会造成误差。4.每架天平都配有固定的砝码,不能错用其他天平的砝码.保持砝码清洁干燥.砝码只许用镊子夹取,绝不能用手拿,用完放回砝码盒内.转动圈码读书时动作要轻而缓慢,以免圈码调落。5.称量完毕,应检查天平梁是否托起,砝码是否已归位,指数盘是否转到0,电源是否切断,边门是否关好.最后罩好天平,填写使用记录。实验装置实验装置实验装置二、二氧化碳分子量的测定实验原理根据阿佛加德罗定律，同温同压下，同体积气体含有相同数目的分子。因此，当温度、压力相同时，同体积两种气体的质量比，等于它们的相对分子量之比。即M1/M2＝ｍ1/ｍ2其中M为相对分子量，ｍ为质量。本实验以空气（其相对分子量为29.0）作参照物，与同体积的二氧化碳气体相比较，此时，二氧化碳的相对分子量可由下式计算：MCO2＝(mCO2/m空气)×29.0因此，在实验中只要测出一定体积二氧化碳的质量，计算出实验条件下同体积空气的质量，即可得到二氧化碳的相对分子量。数据记录和结果处理室温Ｔ：______________气压Ｐ：______________（空气＋瓶子＋塞）的质量Ａ：________ｇ（二氧化碳＋瓶子＋塞）的质量Ｂ1______ｇ、Ｂ1_____ｇ、Ｂ3_____ｇ（水＋瓶子＋塞）的质量Ｃ______ｇ瓶的容积Ｖ＝（Ｃ－Ａ）／1.000=______ml瓶内空气的质量m2＝ＰＶＭ２／ＲＴ=______ｇ二氧化碳气体的质量m1＝Ｂ－（Ａ－m2）=__________ｇ二氧化碳的分子量M1＝29.0×m1／m2=_______________g相对误差：=___________实验次数12345平均值瓶+空气质量A75.652775.652775.652775.652775.652775.6527瓶+CO2质量B75.788575.787475.788275.788175.788175.7881瓶+蒸馏水质量C362.0362.0362.0362.0362.0362.0瓶的容积286.35286.35286.35286.35286.35286.35空气质量W空0.27020.27020.27020.27020.27020.2702瓶子质量D=A-W空75.382575.382575.382575.382575.382575.3825CO2质量WCO2=B-D0.40600.40490.40570.40560.40560.4056CO2分子量43.573743.455643.541543.530743.530743.5265百分误差（%）-0.97-1.24-1.04-1.07-1.07-1.081.00A-CV=数据记录与结果处理第一次测定：用250ml碘量瓶收集，温度：25.0℃，大气压：606.5mmHg实验次数12345平均值瓶+空气质量A43.342543.342443.342243.342543.342443.3424瓶+CO2质量B43.397343.397443.397343.397343.397543.39736瓶+蒸馏水质量C157.1728157.1728157.1728157.1728157.1728157.1728瓶的容积113.83113.83113.83113.83113.83113.83空气质量W空0.10770.10770.10770.10770.10770.1077瓶质量D=A-W空43.2348143.2347143.2345143.2348143.2347143.2347CO2质量WCO2=B-D0.16250.16270.16280.16250.16280.1626CO2分子量43.757543.811343.838243.757543.838343.8006百分误差（%）-0.55-0.43-0.37-0.55-0.37-0.451.00A-CV=第二次测定：用100ml碘量瓶收集，温度：25.0℃，大气压：608mmHg实验结果分析本实验采用了不同体积的碘量瓶收集二氧化碳气体进行比较，实验结果表明：使用小体积集气瓶测定，实验结果比较稳定，数据处理结果（百分误差）也比大体积测定小，其主要影响因素是在称量时，分析天平的精确度较好，采用小体积集气瓶操作方便，给我们带来的误差较小。思考题：1.为什么装满空气或二氧化碳的碘量瓶要在分析天平上称量，而装满水的碘量瓶可以在台秤上称量？2.为什么计算瓶子的容积Ｖ时可以忽略空气的质量，而计算二氧化碳气体的质量时却不能忽略？作业1试分析二氧化碳相对分子量测定误差的来源。2实验过程中如何通过改进实验操作方法或实验装置来降低二氧化碳分子量测定的误差？