实验六　二氧化碳相对分子质量的测定

【实验目的】

（1）了解气体密度法测定气体相对分子质量的原理的方法。

（2）掌握二氧化碳分子量的测定和计算方法。

（3）熟练掌握启普发生器的使用。

【实验原理】

阿佛伽德罗定律：同温、同压、同体积的气体含有相同的分子数，即摩尔数相同。根据阿佛伽德罗定律，只要在同温、同压下，比较同体积的两种气体（设其中之一的分子量为已知）的质量，即可测定气态物质的分子量。

再根据理想气体状态方程式

气体A：　　

气体B：　　

由上述两式，整理可得：　　

本实验中A为空气，B为CO2。

生成二氧化碳的方程式为：

CaCO3+2HClCaCl2+CO2+H2O

从而得到：

式中　29.0——空气的平均相对分子质量；

——体积为V的二氧化碳质量；

m空气——同体积V空气的质量。

体积为V的二氧化碳质量可直接从电子天平上称出，同体积空气的质量m空气可由实测的大气压（p）和温度（T），利用理想气体状态方程式求得。

【实验仪器与试剂】

仪器：启普发生器，洗气瓶（2只），250mL锥形瓶，台秤，天平，温度计，气压计，橡皮管，橡皮塞等。

试剂：HCl（工业用，6mol·L-1），H2SO4（工业用），饱和NaHCO3溶液，无水CaCl2，大理石等。

【实验步骤】

（1）按图2-2连接好二氧化碳气体的发生和净化装置。

（2）称量充满空气的容器的质量。

①用一个合适的胶塞塞住干燥的锥形瓶瓶口。

②胶塞上做一记号。

③称得质量G1（准至0.001g）

G1=m容器+m空气+m塞子

（3）称量充满CO2的容器的质量（前后两次的质量差1～2mg）。

①启普发生器出来的CO2，通过饱和NaHCO3溶液、浓硫酸、无水氯化钙，经过净化和干燥后，导入锥形瓶内。

②通入CO22～3min后，用燃着的火柴在瓶口检查CO2是否已充满，如充满，缓慢取出导气管，用塞子塞住瓶口。

③用胶塞塞入瓶口至原记号位置，进行称量。

④重复通入二氧化碳气体和称量的操作，直到前后两次（二氧化碳气体+瓶+塞子）的质量相符为止（两次质量相差不超过1～2mg）。这样做是为了保证瓶内的空气已完全被排出并充满了二氧化碳气体。

G2=m容器++m塞子

（4）测定瓶容积（即），用天平称量。

①往锥形瓶内加满水。

②塞好塞子（注意位置。）称得质量G3。

③记下实验时的温度T（K）和大气压力p（kPa）。

G3=m容器+m水+m塞子

【数据记录与处理】

室温t__________℃=__________K；气压p__________Pa。

G1=m容器+m空气+m塞子=__________g；G2=m容器++m塞子=__________g。

G3=m容器+m水+m塞子=__________g；=（G2-G1）+m空气=__________g。

V容器=（G3-G1）/1.00__________g=__________mL；=__________g/mol。

【思考题】

（1）用启普发生器制取CO2时，为什么产生的气体要通过NaHCO3溶液和浓H2SO4，顺序能否颠倒？

（2）判断下列因素对实验结果有何影响。

①锥形瓶中空气未完全被CO2赶尽。

②盛CO2的锥形瓶的塞子位置不固定。

③启普发生器制备出的CO2净化不彻底。

【注意事项】

（1）大理石要敲碎成小块以能够装入启普发生器；石子要用水或很稀的盐酸洗涤，除去表面粉末。

（2）实验后要将锥形瓶充分洗净，倒置于气流烘干器上，烘干后下组用。

（3）废酸液倒入废液桶中，石子倒入塑料盒内。