Molmassenbestimmung von Flüssiggas 1. Theorie 2. Material 3 ...

Datum: Name: Klasse:Molmassenbestimmung von Flüssiggas1. TheorieDie Bestimmung der Molmasse eines Gases erfolgt dadurch, dass man ein bestimmtes Volumen einesGefässes, z.B. eines 1-Liter-Rundkolbens mit seitlichem Hahn, evakuiert, dann mit dem betreffenden Gasfüllt und die Masse dieses Gasvolumens ermittelt. Durch Umrechnen des gegebenen Volumens aufNormalbedingungen (STP: Temperatur T = 273 K; Druck p = 1013 mbar) erhält man das Volumen dergemessenen Gasmenge bei STP. Aus dem allgemeinen Gasgesetz geht hervor, dass 1 mol irgendeinesGases bei STP 22.4 dm 3 Raum beansprucht. Hieraus kann die Molmasse leicht errechnet werden.Bei den vorliegenden Versuchen soll nun nicht die Molmasse eines beliebigen Gases, sondern eines Flüssiggasesbestimmt werden. Als Flüssiggas wird das in jedem Warenhaus in Form von Ampullen erhältlicheButan verwendet. Dieses Flüssiggas wird zum Nachfüllen von Gasfeuerzeugen angeboten. Der Versuchzeigt einerseits die Methode der Molmassenbestimmung, andererseits ist er zur Einführung in die Stöchiometrieund in die Gasgesetze geeignet.2. MaterialAllgemeines Gasgesetz: p ! VT= konstantPräzisionswaage (Ablesbarkeit 0.01 g), pneumatische Wanne mit 100 mL-Messzylinder als Auffanggefäss,kleiner, dünner Einleitungsschlauch, Einleitungsrohr, Plastikspritze 60 mL, Stativ, Klammer, Barometer,Thermometer, Flüssiggasampulle.3. Durchführung der VersucheA) Messungen mit der pneumatischen Wanne1. Man füllt das Auffanggefäss, das aus einem 100 mL-Messzylinder besteht, mit Wasser und bringt es mitverschlossener Öffnung nach unten in das Wasser derpneumatischen Wanne.2. Jetzt wird der Messzylinder unter Wasser geöffnet. Esdarf keine Luft in den Zylinder gelangen.3. Man fixiert den Messzylinder mit einer Klammer so amStativ, dass zwischen Wannenboden und Messzylinderrand ein Abstand von ca. 1 cm besteht.4. Die Flüssiggasampulle wird gewogen. _______g5. Man lässt durch das Einleitungsrohr, das mit einem kurzen und dünnen Schlauch an die Gasampulleangeschlossen wird, ca. 80 - 90 mL Gas in den Messzylinder strömen.______ mL6. Da sich das Gas beim Austritt aus der Ampulle entspannt, wird es kalt, nimmt aber nachher wiederRaumtemperatur an. Vor dem Ablesen des endgültigen Gasvolumens mussman etwa 5 Minuten warten.7. In der Zwischenzeit wägt man die Flüssiggasampulle erneut. _______g8. Man berechnet die in den Messzylinder eingetretene Gasmenge. _______gB) Messungen mit Plastikspritze1. Man wägt die Ampulle, leitet 50 – 60 mL Gas in die Plastikspritze ein undliest das Volumen sofort ab. (Undichtigkeiten bei der Spritze sind für dieMessresultate ungünstiger als der kleine Fehler, den man infolge derAbkühlung des Gases beim Austritt aus der Ampulle erhält!)._____________g, _________________mL2. Die Ampulle wird nochmals gewogen und die eingeleitete Gasmengeberechnet. _____________g3. Gemessene Lufttemperatur:__________°C, gemessener Luftdruck:___________mbarKantonsschule Trogen 1 von 3 Gf Chemie: Praktikum 3: Molmassenbestimmung

Datum: Name: Klasse:4. Resultate und AuswertungBei einem Versuch mit der Methode der pneumatischen Wanne wurden 1.908 g Gas eingeleitet. Das gemesseneVolumen betrug 830 mL bei 20.5°C und einem Luftdruck von 988 mbar. Das berechnete Volumenbei STP istV 0= V exp! p exp!T 0p 0!T exp=830 mL ! 988 mbar ! 273K1013mbar ! 293.5 K= 753mLIn 753mL = 0.753 L sind also 1.908 g des betreffenden Gases enthalten. In 22.5 L sind also1.908 ! 22.4g = 56.8 g enthalten.0.753Die experimentell gefundene Molmasse des Gases beträgt 56.8 g/mol. Der berechnete Wert von Butan(C 4 H 10 ) ist 58 g/mol. Beachtet man, dass das Volumen des Schlauchstücks und des Einleitungsrohrs auchmitberücksichtigt wird, so liefert die Messung erstaunlich gute Resultate. Die Tatsache, dass das Gasvolumen„nass“, also über einer Wasseratmosphäre gemessen wurde, ist bei der Auswertung allerdings vernachlässigtworden. (Dampfdruck des Wassers bei 25°C: 32 mbar). Die Auswertung der Resultate vonMessungen mit der Plastikspritze wird analog durchgeführt. Auch diese Messung ist recht genau, wurdendoch Werte von 60.5 und 60.9 g/mol gefunden.5. Entsorgung des verwendeten Feuerzeug-Gases mit Hilfe von Aktivkohle1. Notiere die Anfangstemperatur. Sie sollte vor Beginn des Experiments nicht über 30 °C liegen.2. Klick auf Start-Knopf im Messprogramm.3. Mit einer 60 mL Plastikspritze werden ca. 60 mL Feuerzeuggas möglichst zügig durch die Plastik-Spritze mit der Aktivkohle und dem Temperaturfühler gepresst.4. Beobachte den Temperaturverlauf und notiere die maximale Temperaturänderung.5. Erkläre diese Methode der Entsorgung und die beobachtete Temperaturdifferenz.Weiteres Gas soll direkt an den eigenen Arbeitsplätzen durch die aufliegenden Plastik-Spritzen mit Aktivkohle(ohne Temperaturfühler) entsorgt werden.Diese Methode wird z.B. zur Reinigung lösungsmittelhaltiger Abluft in der Industrie oder in Gasmaskender Feuerwehr angewendet.6. Gaschromatogramme von gasförmigen KohlenwasserstoffenStudiere im Buch Chemie heute auf den Seiten 264 und 265 das Kapitel 16.3: Feuerzeuggas - Was istdas?Ermittlung einer durchschnittlichen molaren Masse des untersuchten Feuerzeuggases aus den aufgenommenGaschromatogrammen:PeakNr.iRetentionszeitin sPeakfläche*in cm 2Massen-%(A i / ΣA i ) . 100Kohlenwasserstoff**NameSummenformelMolareMasse M iin g/mol1234* A i= h i! Peakbreite!auf !halber!Peakhöhe** Wie unten beschrieben identifiziert oder vermutet.Durchschnittliche molare Masse des untersuchten Feuerzeuggases:Die einzelnen Peaks der aufgenommenen Gaschromatogramme werden durch Aufnahme von Gaschromatogrammenvon Referenzsubstanzen (z.B. Methan, Ethan, Propan, Butan) unter gleichen Aufnahmebedingungenund Vergleich der Retentionszeiten identifiziert.Warum können die Gaschromatogramme auf Seite 3 nicht zur Identifikation der Peaks in EuremGaschromatogramm herangezogen werden?Kantonsschule Trogen 2 von 3 Gf Chemie: Praktikum 3: Molmassenbestimmung

Datum: Name: Klasse:Gaschromatogramme von Feuerzeug- und LaborgasenAufgaben1. Identifiziere die mit Prozentzahlen bezeichneten Peaks inden Chromatogrammen. Erkläre das praktische Vorgehenbei der Identifikation.2. Warum wird der Luftpeak bei der Integration der Chromatogrammenicht berücksichtigt?3. Um welches reine Gas könnte es sich beim kleinen Peak beieiner Retentionszeit von etwa 40 Sekunden im Chromatogrammvon Propan handeln? Begründung.4. Welche Parameter (d.h. Aufnahmebedingungen) beeinflussendie Retentionszeiten der einzelnen Komponenten?Hinweise:- Die Prozentzahlen entsprechen dem Massenanteil der Komponentenim Gasgemisch. Der Luftpeak wurde nicht berücksichtigt.- Alle Chromatogramme wurden am 21.12.01 unter gleichenBedingungen innerhalb etwa einer Stunde aufgenommen.Chr. Eggenberger 2005Kantonsschule Trogen 3 von 3 Gf Chemie: Praktikum 3: Molmassenbestimmung