空气分子量

实验题目实验CO2相对分子量的测定

实验目的

1.学习气体密度法测定气体相对分子量的原理和方法，加深对理想气体

状态方程和阿佛加德罗定律的理解；

2.学习启普发生器的使用和称量的操作；

3.了解气体净化和干燥的方法。

实验重点

1.学习气体相对密度法测定相对分子质量的原理

2.掌握二氧化碳相对分子质量的测定和计算方法

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

M

1

/M

2

＝ｍ

1

/ｍ

2

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：

M

CO2

＝(m

CO2

/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。

教学方式讲授、演示

学时共3学时

教材李生英、白林、徐飞编，无机化学实验，化工工业出版社

实验内容及

步骤

1、安装装置（启普发生器及气体净化、干燥装置）

（1）装配——在球形漏斗颈部及活塞处均应涂上凡士林，插好球形漏

斗和玻璃旋塞，转动几次，使装配严密。

（2）查气密性——开启旋塞，从球形漏斗口注水至充满半球体时，关闭

旋塞。继续加水，待水从漏斗管上升到漏斗球体内，停止加水。在水面

处做一记号，静置片刻，如水面不下降，证明不漏气，可以使用。

（3）加试剂——在葫芦状容器的狭窄处垫一些玻璃棉，再加入块状或较

大颗粒的固体试剂后，装上气体逸出管。固体量不可太多，以不超过中

间球体容积的1/3为宜。液体从球形漏斗中加入，通过调节气体逸出导

管上的活塞，可控制气体流速。

（4）发生气体——使用时，打开活塞即可。停止使用时，关闭气体逸出

导管的活塞，气体的压力使液体与固体分离即使反应停止发生；打开活

塞，气体又重新产生。

（5）添加或更换试剂——发生器中的酸液长久使用会变稀。换酸液时，

可先用塞子将球型漏斗上口紧塞并关上气体导管口，然后把液体出口的

塞子拔下，让废液流出，再塞紧塞子，向球型漏斗中加入酸液。需要更

换或添加固体时，可把导气管旋塞关好，让酸液压入半球体后，用塞子

将球型漏斗上口塞紧，再把装有玻璃旋塞的橡皮塞取下，更换或添加固

体。

（6）气体的净化和干燥

1、气体产生的装置

为了得到较纯净的气体，酸雾可用水或玻璃棉除去；水汽可用浓

硫酸、无水氯化钙或硅胶吸收（也可用硫酸铜溶液和碳酸氢钠溶液分别

代替水和浓硫酸）。一般情况下使用洗气瓶，干燥塔，U形管或干燥管等

仪器进行净化或干燥。液体装在洗气瓶内，无水氯化钙和硅胶装在干燥

塔或U形管或干燥管内。该装置中2、3中的试剂可进行更换

2、空瓶称重瓶+塞子+空气的质量（选择洁净、体积为50ml的干

燥锥形瓶）

3、排气集气法收集二氧化碳与称量

4、重复气体收集与称量两次称量误差小于0.0005克

5、瓶体积的测定W=水+瓶+塞子

6、记下室温和大气压

7、计算误差

绝对误差(E)=测定值(x)-真实值(T)

相对误差=（绝对误差/真实值）×100%

误差越小(大)准确度越高(低)结果偏高(低)正(负)误差。

实验中涉及

到的有关问

题

1、气体的制备

根据气体的发生时反应物的状态以及反应条件有下列五种情况：

⑴s-s，△；⑵s-l，不△；⑶s-l，△；⑷l-l，不△；⑸l-l，△在具体的

实验中，根据不同情况选择不同的装置。

2.关于启普发生器

启普发生器是组合仪器，常称气体发生器，因由1862年荷兰化学

家启普发明而得名的。要从以下几方面了解和掌握启普发生器：⑴构造；

⑵反应物；⑶反应条件；⑷加入试剂方法；⑸工作原理；⑹检查气密性

的方法；⑺更换试剂；⑻实验结束。

3.气体的净化

实验室制备的气体中，常含有酸雾、水汽、杂质气体等，为了得到

纯净的气体必须进行气体的净化。

使用的仪器：洗气瓶、干燥塔、U形管、干燥管等。这些仪器通过

采购可以配备，但一般都是根据具体的实验利用支试管、锥形瓶、集气

瓶等自制洗气装置。

干燥剂和干燥装置的选择：根据气体的酸性或碱性，氧化性或还原

性等选择干燥剂；再根据干燥剂状态选择干燥装置。

净化一般规律：先除去气体中各种各类杂质，最后除去水汽。

4.检查气密性气密性检验是气体发生中最重要的一步操作。最简易的检

测方法是空气热胀冷缩法，该方法有其优点和缺点，要根据具体发生装

置选择不同的检验方法，如注水法、外接导管浸水法、滴定管压气法等。

5.气体收集方法根据气体性质的不同，选择不同的收集方法。

6.验满方法（排空气取气法）根据气体性质的不同，选择不同的验满方

法。

7.动槽式水银气压计动槽式（又名福丁式、福廷式）水银气压计由内管、

外套管与水银槽三部分组成，在水银槽的上部有一象牙针，针尖位置即

为度标尺的零点。每次观测必须按要求将槽内水银面调至象牙针尖的位

置上，注意游尺的读数方法及单位。

启普发生

器的构造

与使用

构造：葫芦状容器球形漏斗旋塞导管塞子。

实验室中常常利用启普发生器制备H2、CO2、H2S等气体。启普发生

器不能受热，装在发生器内的固体必须是颗粒较大或块状的。移动时

应用两手握住球体下部，切勿只握住球形漏斗，以免葫芦状容器落下而

打碎。

使用：1.装配：在球形漏斗和玻璃旋塞磨口处涂一薄层凡士林油插好

球形漏斗和玻璃旋塞，转动几次，使其严密。

2.检查气密性：开启旋塞从球形漏斗口注水至充满半球体时关闭旋

塞。继续加水待水从漏斗管上升到漏斗球体内停止加水。在水面做

记号静置片刻如水面不下降证明不漏气可以使用。

3.加试剂：从导气管口加入固体试剂从球形漏斗加入酸。

4.发生气体：打开旋塞固液接触产生气体关闭旋塞由于气体的压

力使液体与固体分离反应停止。

5.添加或更换试剂：从下口排出废液从从漏斗口添加液体从导气管

口加入固体。

6.结束后处理：关闭旋塞使反应停止，将废液倒入废液桶，固体倒出洗

净回收，磨口部分垫上纸条。

注意事项

1、保证锥形瓶的洁净和干燥.

2、通CO

2

气体时，导管一定要伸入锥形瓶底，保证CO

2

气体充满锥形

瓶，抽出时应缓慢向上移动，并在管口处停留片刻。检验气体是否充满

时，火柴应放在管口处。

3、每次塞子塞入瓶口的位置相同.

4、测量数据的相对误差不允许太大（0.5%）并进行误差讨论.

注意：在测定（CO

2

+瓶+塞子）的质量，几次有时相差很大，原

因是瓶中的CO

2

未充满。因此本实验的关键就是正确测出（CO2+瓶+塞

子）的质量

6.气压计的正确读数

7.启普发生器中酸不可多装，以防酸过多把导气管口淹没；

8.碳酸钙不要加太多占球体的1/3即可。

思考题

1、为什么当（CO

2

+瓶+塞子）达到恒重时，即可认为锥形瓶中已充

满CO

2

气体？

答：若未充满，两次CO

2

%则不恒重。

2、为什么（CO

2

+瓶+塞子）的重量要在分析天平上称量，而（水+

瓶+塞子）的重量可以在台秤称量？

答：若（CO

2

+瓶+塞子）的重量，只能准确到0.1g，以此计算CO

2

体积，误差很大，而（水+瓶+塞子）的重量在台秤上称量，体积误

差只有0.1mL，相对误差很小，可忽略不计，在误差容许范围之内，所

以（CO

2

+瓶+塞子）的重量要在天平上称量，而（水+瓶+塞子）

的重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重量，而在计算CO

2

的重

量时，却要考虑空气的重量？

答：锥形瓶的重量远大于空气的重量，应此计算锥形瓶的容量时，

不考虑空气的重量，而CO

2

与空气一样是气体，重量接近，应此需要考

虑空气的重量。

4、讨论CO

2

净化干燥的原理

答：应为制二氧化碳的药品是稀盐酸和石灰石。石灰石含有硫，所

以在制取过程中有硫化氢、酸雾、水汽产生。硫酸铜的主要作用是除硫

化氢，碳酸氢钠的主要作用是除酸雾，无水氯化钙与二氧化碳不反应，

故可以用来做干燥剂。

5、在制备二氧化碳的装置中，能否把瓶2和瓶3倒过来装置？为什么？

答：不能。因为瓶3中的浓硫酸主要是用来吸收水的，而瓶2中

也有水，如果调换则2中产生的水未被吸收，会带入气体中导致实验失

败