Kemiska Beräkningar Allmänna gaslagen - Laboration Allmänna gaslagen (repetition)
p · V = n · R · T
Kelvinskalan har sin utgångspunkt i den absoluta nollpunkten, -273,15 °C. Kelvingrader får man genom att addera 273 (egentligen 273,15) till temperaturen i celsiusgrader.
Exempel: 20 °C = (273+20) K = 293 K
R är en konstant (gaskonstanten) som samordnar värdena på trycket, volymen, substansmängden och temperaturen.
Genom att lösa ut R ur gaslagens grundform får vi:
R får enheten joule per mol och kelvingrad (J/mol · K).
I den här laborationen ska vi mäta temperatur, tryck och volym för en bestämd mängd gas. Med hjälp av dessa värden kan vi beräkna gaskonstantens värde, R.
Gaskonstanten beror på förhållandet mellan gasens substansmängd, tryck, volym och temperatur.
Men vilken är gasen som bildas ur magnesiumbiten och saltsyran och som våra beräkningar ska utgå från?
För att ta reda på det får vi titta på reaktionsformeln.
Föreslå en reaktionsformel mellan magnesium och saltsyra. Syrans vätejoner betecknas H+.
Saltsyrans kloridjoner har ej tagits med eftersom de inte deltar i reaktionen.
Här kan du se den färdiga reaktionsformeln [svar]
Mg + 2H+ Mg2+ + H2(g)
Den bildade gasen är alltså vätgas och det är med data om tillståndet i denna gas vi bestämmer gaskonstantens värde. [fortsätt]
| Reaktion: | Mg + 2H+ Mg2+ + H2(g) |
||
| Mängdförhållande (mol) | 1 |
 |
1 |
| Massa Mg (g) | 0,078 |
||
Använd sambandet n = m/M (n är substansmängden, m massan och M molmassan) och beräkna hur stor substansmängd 0,078g Mg är. [Jämför ditt svar här]
n = m/M ger (0,078/24,3 g)/(g/mol) = 0,078/24,3 mol = 0,00321 mol
0,00321 mol magnesium reagerar med saltsyran i gasmätningsröret.
Hur stor substansmängd vätgas har det bildats i gasmätröret?
[svar]
Enligt reaktionsformelns substansmängdförhållande är substansmängden av den bildade vätgasen lika stor som substansmängden magnesium dvs. 0,00321 mol.
Det bildas 0,00321 mol vätgas i reaktionen.
Förutom vätgas innehåller gasen i gasmätningsröret vattenånga som också bidrar till trycket. Vattenångans deltryck vid olika temperaturer kan avläsas i tabell. Vid 23 oC bidrar vattenångan med deltrycket 28 mbar. Vilket är vätgasens deltryck i gasmätningsröret?
Ange vätgastrycket i pascal (1 mbar = 100 Pa). [Jämför med beräkningen här]
Totaltrycket subtraheras med vattenångans deltryck för att få vätgasens deltryck:
p = (1018 – 28) mbar = 990 mbar
990 mbar = 99000 Pa (Pascal) = 9,9 . 104 Pa
(eftersom 1 mbar = 100 Pa).
Beräkna R med allmänna gaslagen.
Använd värdena på p, V, n och T som uppmätts i laborationen. [Här kan du se beräkningen]
Lös ut R ur gaslagen:
Vi löser ut R genom att dividera med n och T på båda sidor om likhetstecknet i gaslagens grundform p · V = n · R · T
Insättning av de värden vi fått fram i laborationen ger:
R = p · V / n · T = 9,9·104 · 0,080·10-3/ 0,00321·296 = 8,335 J/mol · K
Vi avrundar till 2 gällande siffror. Gaskonstantens värde enligt våra mätningar:
8,3 J/mol · K.
Sammanfattning
Du har sett hur man med enkla medel kan bestämma gaskonstanten i allmänna gaslagen.
Värdet som du räknat fram avviker något från ”tabellvärdet” för gaskonstanten. Vid liknande mätningar, men med möjlighet till noggrannare tillvägagångssätt och avläsningar, har man visat att gaskonstantens värde för lågmolekylära gaser vid lågt tryck är 8,3143 J/mol · K. Vanligen använder man värdet 8,31 J/mol · K för beräkningar med allmänna gaslagen.
Skriv ut