1. No category

Laboratorijska vaja: MOLSKA PROSTORNINA PLINA
Branka Klemenčič, Gimnazija Novo mesto
Alenka Mozer, Gimnazija Vič
1. Cilj laboratorijske vaje:
Določiti molsko prostornino plina s pomočjo spremembe tlaka zaradi nastanka plina pri reakciji med
klorovodikovo kislino in magnezijem v traku v zaprti posodi.
Eksperimentalno dobljeno molsko prostornino plina primerjati s teoretično vrednostjo pri 0°C in
101,3 kPa. (Vm = 22,4 L/mol pri 0 °C in 101,3 kPa).
Izračunati napako pri določanju molske prostornine ter napisati razloge za nastalo napako.
2. Seznam laboratorijskega inventarja, pripomočkov in kemikalij:
Na voljo imate:
 računalnik s programom LoggerPro ali LabQuest,
 Vernier merilnik tlaka,
 Vernier merilnik temperature,
 magnezij v traku,
 klorovodikovo kislino (1 M),
 250 mL čašo za vodno kopel,
 100 mL erlenmajerico (grlo se prilega zamašku Vernierjevega merilnika tlaka),
 analizno tehtnico,
 merilni valj.
3. Teoretične osnove: Kaj je molska prostornina plina?
To je prostornina 1 mol (kateregakoli) plina pri določenem tlaku in temperaturi.
Miselni poskus:
V posodah sta plina kisik in vodik pri enakih pogojih: P' = 100 kPa, T' = 20 °C.
V 1 molu kateregakoli plina je vedno enako število molekul/atomov plina (6,02 × 1023).
0,500 mol O2
1,00 mol H2
3,01×1023 molekul O2
6,02×1023 molekul H2
V(O2) = 12,2 L
V(H2) = 24,4 L
m(O2) = 16,0 g
m(H2) = 2,0 g
S primerjavo podatkov ugotovimo: V'm(O2) = V'm(H2) = 24,4 L/mol pri P' = 100 kPa in T' = 20 °C
Pri temperaturi 0 °C in tlaku 101,3 kPa je molska prostornina plina Vm = 22,4 L/mol.
Pri laboratorijski vaji boste določili molsko prostornino plina s poskusom, pri katerem se v reakciji
med klorovodikovo kislino in magnezijem v traku sprošča plin. Ker boste reakcijo izvedli v zaprti
erlenmajerici, bo zaradi nastalega plina tlak naraščal, kar boste izmerili z Vernier merilnikom tlaka.
4. Opis eksperimentalnega dela in varnostnih ukrepov:
- Napišite enačbo kemijske reakcije med magnezijem v traku in klorovodikovo kislino z navedenimi
agregatnimi stanji.
____________________________________________________________________________
-
Kaj veste o nastalem plinu? Na kaj morate biti pozorni pri eksperimentu, da bi zagotovili varno
delo? V literaturi poiščite in v poročilo napišite varnostne oznake nevarnosti za klorovodikovo
kislino in nastale produkte. V poročilu navedite uporabljeni vir (literaturo).
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
-
Kolikšno količino magnezija in klorovodikove kisline predlagate za izvedbo eksperimenta? Svojo
izbiro utemeljite (tudi z računom). Pred izvedbo eksperimenta se o izbranih količinah posvetujte s
profesorjem.
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
-
Sestavite aparaturo po predstavljeni skici. Pred izvedbo poskusa se posvetujte s profesorjem,
kako boste spremljali spremembo tlaka in temperature v erlenmajerici.
Vir http://www.vernier.com/files/sample_labs/CHEM-A-05-COMP-molar_volume.pdf
-
V erlenmajerico zatehtajte magnezij na 0,001 g natančno. Iz magnezijevega traku predhodno
zbrusite oksidno plast.
-
Injekcijsko brizgo napolnite z izračunano količino klorovodikove kisline. Upoštevajte, da
potrebujete presežno količino kisline.
-
S pomočjo programa LoggerPro (File Open  Advanced Chemistry with Vernier  05 Molar
Volume) ali LabQuesta (Način  izberete Časovno osnovo Rang: 1 vzorcev/s Dolžina 300 s
V redu) določite spremembo tlaka pri reakciji med magnezijem in klorovodikovo kislino. Poskus
izvajate 5 min. Pomembno je, da je aparatura dobro zatesnjena.
-
Svoje meritve in opažanja zapisujte v tabelo 1. Pri določanju maksimalne vrednosti tlaka si
pomagajte s klikom na Analyze (Analiza)  Statistics (Statistika) v programu LoggerPro na
računalniku ali na LabQuestu.
-
Poskus izvedite še 2-krat.
-
Po končanih meritvah čim bolj natančno določite prostornino V1, ki jo je v erlenmajerici, v kateri
ste izvedli poskus, zasedel nastali plin. Z merilnim valjem natančno določite prostornino prazne
erlenmajerice. Od te prostornine odštejte prostornino, ki jo zasede klorovodikova kislina, in tisti
del, ki ga zasede zamašek.
5. Meritve in/ali opažanja:
Tabela 1:
Poskus 1
Poskus 2
Poskus 3
m(Mg) [g]
začetni tlak *kPa+
maksimalna vrednost tlaka [kPa]
sprememba tlaka ΔP[kPa] oz. P1(nastalega plina) [kPa]
temperatura T1 [K]
V(erlenmajerice) [mL]
V1(nastalega plina) [mL]
6. Računi:
a) Izračunajte množino magnezija za vse tri izvedbe
1
2
3
n(Mg)
b) S pomočjo urejene enačbe reakcije med magnezijem in klorovodikov kislino izračunajte
množino nastalega plina za vse tri izvedbe
1
n(plin)
2
3
c) Preračunajte prostornino nastalega plina V1 pri pogojih poskusa T1, P1 na prostornino V pri
T0 = 0°C in P0 = 101,3 kPa za vse tri izvedbe
1
2
3
V
d) Izračunajte molsko prostornino plina pri T = 0°C in P = 101,3 kPa pri vseh treh izvedbah
(upoštevajte množine nastalega vodika)
1
2
3
Vm
7. Interpretacija rezultatov:
a) Napišite urejeno enačbo reakcije med magnezijem in raztopino klorovodikove kisline. Navedite
agregatna stanja.
_______________________________________________________________________________
b) Primerjajte iz eksperimenta izračunano molsko prostornino plina pri 0 °C in 101,3 kPa s
teoretično vrednostjo pri teh pogojih.
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
8. Zaključek in komentar:
Navedite možne napake za odstopanje iz eksperimenta izračunane molske prostornine od teoretične
vrednosti. Zakaj je po vašem mnenju prišlo do teh napak? Zapišite tudi predloge kako bi poskus
izboljšali, oz. spremenili.
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
Navodilo za profesorja
Priprava aparature:
V 100 mL erlenmajerico zatehtajte 0,010 g magnezijevega traku (na 0,001 g natančno), ki ste mu
predhodno odstranili oksidno plast.
Injekcijsko brizgo napolnite s 5 mL 1,0 M klorovodikove kisline. Pazite, da je pipica pravokotna na
injekcijsko brizgo).
Sestavite aparaturo prikazano na skici. Senzor za tlak in injekcijsko brizgo namestite na zamašek s
katerim boste zaprli erlenmajerico. Temperaturni senzor namestite s pomočjo stojala v vodno kopel.
Preden začnete z merjenjem zaprto erlenmajerico termostatirate vsaj 5 min.
Delo z računalnikom ali LabQestom in opremo Vernier:
a) Pripravite računalnik za zajemanje podatkov s pomočjo programa LoggerPro (File Open 
Advanced Chemistry with Vernier  05 Molar Volume). LabQuest uporabite kot vmesnik.
b) Pripravite LabQuest za zajemanje podatkov. (Način  izberete Časovno osnovo Rang: 1
vzorcev/s Dolžina 300 s V redu). LabQuest je samostojenen merilni instrument.
Izvedba eksperimenta:
Svoje meritve in opažanja zapisujte v tabelo 1. Določite spremembo tlaka pri reakciji med
magnezijem in klorovodikovo kislino.
Ko je erlenmajerica termostatirana, pritisnite Collect (
). Po 20 s odprite pipico na injekcijski
brizgi in dodajte klorovodikovo kislino. Pipico takoj zaprite. Poskus izvajate 5 min. Pomembno je, da
Stop
je aparatura dobro zatesnjena. Če se zgodi, da tlak začne padati pritisnite
(
)in
zaključite z merjenjem. Pri določanju maksimalne vrednosti tlaka si pomagajte s klikom na Analyze
(Analiza)  Statistics (Statistika) v Programu LoggerPro ali na LabQuestu. Meritve lahko shranite na
USB ključ.
Poskus izvedite še 2-krat.
Področja ocenjevanje
Predlog kriterijev, ki jih upoštevamo pri vrednotenju dijakovega dela
Točke
Poznavanje teoretičnih
osnov
Načrtovanje
eksperimentalnega dela in
upoštevanje kem. varnosti
Spretnost pri delu z izvedbo
in zapisom meritev
Urejanje in analiza podatkov
Argumentirano oblikovanje
zaključkov
popolno
delno oz. primerno
zelo pomanjkljivo ali
ni prisotno
/
/
/
3
1-2
0
3
1-2
0
/
/
/
4
1-3
0
Skupaj:
___/10
Načrtovanje eksperimentalnega dela in upoštevanje kemijske varnosti:
3 točke: Dijak samostojno izbere ustrezne količine reaktantov. Izbiro količin reaktantov utemelji z
računom. Pri načrtu upošteva varnostna navodila pri rokovanju z izbranimi snovmi in navede vir.
1 – 3 točke: Dijak ima pri določanju količin reaktantov težave. Iz izračunane možine magnezija ne zna
izračunati količino potrebne klorovodikove kisline. Pri načrtu pomanjkljivo upošteva varnostna navodila.
Spretnost pri delu z izvedbo in zapisom meritev:
3 točke: Dijak samostojno sestavi aparaturo po skici. Pri delu z LoggerPro in Vernierjevimi senzorji je
samostojen. Sledi napisanim navodilom. Ustrezno odčita vrednosti v programu Logger Pro. Upošteva
varnostna navodila.
1 – 3 točke: Dijak ob pomoči učitelja ali laboranta sestavi apartaturo po skici. Pri delu z LoggerPro in
Vernierjevimi senzorji občasno potrebuje pomoč. Ob pomoči sošolcev, profesorja ali laboranta sledi
napisanim navodilom. Ustrezno odčita vrednosti v programu Logger Pro. Upošteva varnostna navodila.
Argumentirano oblikovanje zaključkov:
4 točke: Dijak argumentirano predstavi potek in rezultate oziroma opažanja samostojnega
eksperimentalnega dela in primerja rezultate s teoretično podkrepljenimi dokazi. Pravilno zapiše enačbo
reakcije med magnezijem in raztopino klorovodikove kisline. Pri zapisu navaja agregatna stanja. Iz
zapisanih meritev pravilno izračuna prostornino plina pri 0°C in 101,3 kPa in jo primerja s teoretično
vrednostjo. Navede vsaj dva tehtna razloga za nastalo napako in predlaga izboljšavo za zmanjšanje nastalie
napake.
1 - 3 točke: Dijak predstavi potek in rezultate oziroma opažanja samostojnega eksperimentalnega dela in
primerja rezultate s teoretično podkrepljenimi dokazi. Pravilno zapiše enačbo reakcije med magnezijem in
raztopino klorovodikove kisline. Pri zapisu ne navaja agregatnih stanj. Iz zapisanih meritev pravilno
izračuna prostornino plina pri 0°C in 101,3 kPa in jo primerja s teoretično vrednostjo. Delno pravilno
navede vsaj en tehten razlog za nastalo napako.