二氧化碳的测定

实验二氧化碳分子量测定及其性质实验的探究

一、实验目的：

1.知道二氧化碳的物理性质,了解二氧化碳的化学性质。

2.通过探究二氧化碳的化学性质,体验实验探究的基本过程

3．学习气体相对密度法测定分子量的原理和方法，加深理解理想气体状态方程式和阿佛加德罗定律；

4．巩固分析天平的使用；

5．了解启普发生器的构造和原理，掌握其使用方法，熟悉洗涤、干燥气体的装置。

二、原理：

1.二氧化碳性质原理

1）一般情况下，二氧化碳不能燃烧也不能支持燃烧，二氧化碳的密度比空气大，是空气密度的1.5倍，故二氧化碳可以灭火。

2）

3）

2.测定二氧化碳分子量的原理

根据阿伏伽德罗定律，同温同压下，同体积的任何气体含有相同数目的分子。因此，在同温同压下，同体积的两种气体的质量之比等于它

们的相对分子质量之比，即

M1/M2=W1/W2=d

其中：M1和W1代表第一种气体的相对分子质量和质量；M2和W2代表第二种气体的相对分子质量和质量；d(=W1/W2) 叫做第一种气体对第二

种的相对密度。

本实验是把同体积的二氧化碳气体与空气(其平均相对分子质量为29.0)相比。这样二氧化碳的相对分子质量可按下式计算：

M co2=Wco2×M空气/W空气=d空气×29.0

式中一定体积(V)的二氧化碳气体质量Wco2可直接从天平上称出。根据实验时的大气压(p)和温度(t)，利用理想气体状态方程式，可计算出

同体积的空气的质量：

W空气＝pV×29.0/RT

这样就求得了二氧化碳气体对空气的相对密度，从而测定二氧化碳气体的相对分子质量三、实验仪器及药瓶：

集气瓶、启普发生器、干燥管、橡皮管、铁架台、镊子、毛玻璃、烧杯、蜡烛、

盐酸、大理石块、饱和碳酸氢钠、浓硫酸、无水氯化钙、镁条、澄清石灰水。四、制取二氧化碳的装置图：

1.盐酸

2. 饱和碳酸氢钠

3.浓硫酸

4.无水氯化钙

5.向上排空气法收集的二氧化碳

五、实验步骤

1.按上图所示装配好制取、净化、和收集二氧化碳的装置。检查气密性后分别装入药品。

2.收集足够量的气体。（可用将燃烧着的木条放到瓶口如果木条熄灭说明收集满的方法检验气体是否收集满）

3.将二氧化碳倾倒入盛有高低不同的两支蜡烛的烧杯中，可见蜡烛由下而上依次熄灭。

4.将导气管通入到澄清的石灰水里，可见澄清石灰水变浑浊。

5.用坩埚钳夹住一根用砂纸打磨光亮的镁条，在酒精灯火焰上点燃，迅速伸入集满二氧化碳的集气瓶中，镁条继续燃烧，产生耀眼的白光，生成白色固体，同时，在集气瓶壁出现黑色细小的颗粒物。(可见，说二氧化碳不能燃烧也不支持燃烧，并不是绝对的。)

6.取一个洁净而干燥的称量瓶，在天平上称出(空气+瓶+塞子)的质量。从启普发生器产生的二氧化碳气体，通过饱和NaHCO3溶液、浓硫酸、无水氯化钙，经过净化和干燥后，导入称量瓶内。因为二氧化碳气体的相对密度大于空气，所以必须把导气管插入瓶底，才能把瓶内的空气赶尽。2～3分钟后，用燃着的火柴在瓶口检查CO2已充满后，再慢慢取出导气管用塞子塞住瓶口。在天平上称出(二氧化碳气体+瓶+塞子)的质量，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。最后在瓶内装满水，塞好塞子，在天平上称重，精确至0.0001g.

六、实验结果与讨论：

项目数据实验时的室温(℃) 25

实验时的气压(Pa) 101000

充满空气的锥形瓶＋塞子的质量W1(g) 32.4504

充满CO2的锥形瓶＋塞子的质量第一次W2(g) 32.4759 第二次W3(g) 32.4776 第三次W4(g) 32.4788 平均值W5(g) 32.4774

水＋锥形瓶＋塞子的质量W6(g) 78.5298

锥形瓶的容积(mL)＝(W6－W1)÷1.00 46.08

瓶内空气的质量W空气(g)＝pVM空气/RT0.05448

CO2气体的质量W CO2(g)＝W5－W1＋W空气0.08148

CO2的相对分子量M CO2＝(W CO2÷W空气)×29.00 43.37

M CO2（文献值）44.01

相对误差(%) -1.427%

七、实验注意事项

1)用二氧化碳浇蜡烛实验时，收集的二氧化碳要尽可能满，尽可能纯净。集气瓶用较大的为宜。倾倒时要沿杯壁往下倒，太快上下蜡烛一道熄灭，太慢，下面的蜡烛熄灭了，上面的蜡烛还会继续燃烧。教师最好事先做几次，体验一下倾倒速度。以保证实验的成功。

2)二氧化碳和石灰水反应时，通入二氧化碳的时间要控制好。出现明显的浑浊即停止通入二氧化碳。若继续通入，二氧化碳与碳酸钙继续反应，生成可溶性的碳酸氢钙，溶液又变澄清。

3)做镁条燃烧实验时，眼睛尽量不要直视焰光。将镁条点燃后迅速放入集气瓶中并尽量将镁条伸入瓶子深处（二氧化碳密度较空气的大主要存在于瓶子底部）。

4)在进行称量的过程中，手不能直接接触称量瓶而是隔着纸去拿同时不能碰到水以免影响称量结果。

八、实验总结

这次的实验要在有限的时间内完成多个实验，不过由于做好了预习工作，所以整个过程还算顺利。这次试验让我们加深学习了启普发生器的使用特别是在试剂量的选取上让我们有了更直观的印象。与此同时，通过对二氧化碳浇灌蜡烛实验的操作让我们掌握了一些实验上的操作技巧。总之，本次实验让我们体会了制备二氧化碳及做其性质实验过程中的难点和技巧点。