この実験について
石灰岩を反応容器に入れ、ガスシリンジを取り付けて、希酸を加えます。限量反応物を変えながら、残った炭酸塩、残った酸、回収された二酸化炭素を比較します。開放容器での試行では、同じ気体がシリンジに入る代わりに、計量境界の外へ出ていきます。
学習目標
- 酸と炭酸塩の反応比2対1を使います。
- 試行を始める前に、限量反応物を特定します。
- 生成物の物質量を気体の体積および逃げた質量に関連付けます。
使い方
- 1シリンジを取り付け、石灰岩と酸を使った既定の試行を実行します。
- 2酸の濃度を下げて、再度実験し、石灰石が残っているか確認してください。
- 3石灰石の質量を一定に保ったまま酸の濃度を上げ、最終的な生成物量の上限を観察してください。
- 4開放容器を使って再度実験し、逃げた気体の質量をシリンジを使った実験と比較してください。
モデル
前提条件
- モデル化されている反応は CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + CO₂ + H₂O です。石灰石は、モル質量 100.0869 g/mol の純粋な炭酸カルシウムとして扱います。
- 反応の進行度は、時間を秒として、1 − exp(-0.045t) に従って限界量に近づきます。粒子径、酸の活性度、不動態化、温度が反応速度に及ぼす影響は考慮しません。
- ガスシリンジには、初期空気がほとんどなく漏れもない状態で、選択した圧力下の乾燥した理想気体の CO₂ が 298.15 K で入っています。CO₂ の溶解は考慮しないため、水上置換による捕集はモデル化されていません。
授業で試してみましょう
- Q1酸の体積を2倍にしても、最終的な気体の体積が2倍にならないことがあるのはなぜですか？
- Q2容器が開いている場合、装置から出ていく質量はいくらですか？
よくある質問
シリンジの内部に空気が入っていない状態で始まるのはなぜですか？
これは理想的なゼロ容積の気体捕集器です。このモデルでは、死容積と空気による希釈は意図的に除外されています。
石灰石が残っているのは、反応が失敗した証拠ですか？
必ずしもそうではありません。酸が限量反応物である場合に予想される結果です。