一、实验目的

1、掌握气体密度法测定二氧化碳相对分子质量的原理和方法。

2、熟悉启普发生器的使用和气体净化、干燥技术，学会气压计的使用方法。

3、进一步练习分析天平的使用。

4、了解误差和概念，学会实验结果误差的分析。

5、巩固实验结果的列表表示法。

二、实验原理

    根据理想气体状态方程，，即同温同压下同体积的不同气体所含摩尔数相同，所以只要在相同温度压力下，测定相同体积的两种气体的质量，其中一种气体的分子量已知，即可求得另一种气体的分子量。

若将二氧化碳与空气均看作理想气体，在同温同压下相同体积的二氧化碳与空气（其平均分子量为29.0）所含摩尔数也应相同，即，进一步

                    （A） 

          （B）

式中为二氧化碳气体的质量，可通过天平称量测得。

为空气的质量，可通过公式  （C）

（C）式中 P —为实验条件下的大气压强，可由气压计读出。

T —为实验温度，可由温度计读出。

V —为盛装CO₂的容器的容积。可由下式求出

V =(W_水－W_空气)/ρ_水 ≈(W_水－W_空气)/1.00

为了提高测得的二氧化碳气体质量的准确性，要求测试用的二氧化碳气体纯净、干燥，所收集的二氧化碳气体体积必须与上式中的V相等。

三、实验步骤

1、二氧化碳的制备、净化、干燥与收集

如图装配好二氧化碳气体发生与净化装置，石灰石与盐酸在启普发生器中反应生成CO₂气体，通过洗气瓶3的NaHCO₃（碳酸氢钠除去什么？）和洗气瓶4的浓H₂SO₄（硫酸，除去什么？）后，导出的气体即为干燥的纯净的CO₂气体。

2、称重

（1）、（空气 + 瓶 + 塞子）的质量

 取一洁净而干燥的锥形瓶，选一个合适的橡皮塞紧瓶口，在塞子上做一个记号，以标出塞子塞入瓶内的位置，在分析天平上称量（空气 + 瓶 + 塞子）的质量。

（2）、（二氧化碳 + 瓶+ 塞子）的质量

    从启普发生器产生的二氧化碳气体，经过水、浓硫酸、无水CaCl₂和玻璃毛的洗涤和干燥后，导入锥形瓶内。因为二氧化碳的密度大于空气，所以必须把导管插入瓶底，才能把瓶内的空气赶尽，等1～2 分钟后，缓慢取出导管，用塞子塞紧瓶口（塞子塞入瓶口的位置应与上次一样），在分析天平上称（二氧化碳 + 塞子 + 瓶）的质量。重复收集二氧化碳气体和称重的操作，直至前后两次的质量相差不超过1mg为止。

（3）、（水 + 瓶+ 塞子）的质量

最后在瓶内装满水，塞紧塞子（塞子的位置与前一次一样），在台秤上称重（为什么不在分析天平上称？）。记下室温和大气压。

数据记录与结果处理

基本知识－气压计的使用

气压计是用来测量大气压的仪器。气压计的种类很多，这里介绍本系无机化学实验室中使用的福廷式气压计。它是以水银柱平衡大气压力，水银柱的高度即表示大气压的大小。其主要结构是一根一端密封的玻璃管，里面装水银。开口的一端插入水银槽内，玻璃管顶部水银面以上的空室是真空。当拧松通气钉，大气压力就作用在水银槽内的水银面上，使玻璃管中的水银柱升高，水银柱高度即与大气压平衡。拧转游标尺调节手柄使游标尺零线基面与玻璃管内水银柱弯月面相切，即可进行读数。

    当大气压发生变化时，玻璃管内水银柱的高度与水银槽内水银液面的位置也发生相应的变化。由于在计算气压表的游标尺时已补偿了水银槽内水银液面的变化量，因而游标尺所示值经订正后，即为当时的大气压值。

附属温度表是用来测定玻璃管内水银柱和外管的温度，以便对气压计的示值进行温度校正。

    气压计的观测按下列步骤进行：

    ①气压计必须垂直安装。旋转汞液面调节螺丝，使皮囊上方汞槽内汞面与象牙针恰好相接触。用手指轻敲外管，使玻璃管内水银柱的弯月面处于正常状态。

　　②转动标尺调节手柄，使游标尺移到稍高于水银柱的位置。慢慢移下游标尺，使游标尺基面与水银弯月面顶端刚好相切。

　　③在刻度标尺上，读取游标尺零线以下最接近的毫米整数，再读游标尺上正好与刻度上某一刻度相吻合的刻度的数值，即为毫米读数的十分位小数。

　　④读取附属温度表的温度，准确到0.1℃。

    水银气压计因受温度和纬度等的影响，有一定的误差，当需要精密的气压数值时，则需做温度、器差、重力等项校正，但由于校正后的数值和气压表读数相差很小，在通常情况下可不进行校正。

实验习题

1、为什么当（CO₂ + 瓶 + 塞子）达到恒重时，即可以为锥形中已充满CO₂气体？

2、为什么(CO₂ + 瓶 + 塞子)的质量要在分析天平上称重，而(水 + 瓶 + 塞子)的质量则可以在台秤上称量？

3、为什么在计算锥形瓶的容量时不考虑空气的质量，而在计算CO₂的质量时却要考虑空气的质量？

4、讨论CO₂的净化干燥的原理。

5、做好本实验的关键有哪些？如何减少实验误差？