實驗四：測定揮發性液體的相對分子質量

引言

測量已知質量的液體所生成的蒸氣體積，及利用以下方程式：

式中 M = 氣體的摩爾質量(g mol- 1)

m = 液體樣本的質量 (g)

R = 氣體常數(8.31 J K- 1mol- 1)

T = 氣體的溫度(K)

p = 大氣壓強(Nm- 2)

V = 氣體的體積(m3)

可求得該液體的摩爾質量。

本實驗利用上述方法測定乙酸乙酯、乙醇、丙酮、及丁酮 的摩爾質量，從而得出它的相對分子質量。

化學藥品

乙酸乙酯、乙醇、丙酮、及丁酮

儀器/物料

100 cm3 玻璃氣筒、供氣筒用的橡膠帽、供氣筒用的蒸汽套、- 10° -110° C 溫度計、蒸汽發生器(備有安全管)、小型玻璃注射器連針頭、濾紙、自動封口硅酮橡膠、電子天平、氣壓計

步驟

　

乙酸乙酯、乙醇、丙酮、及丁酮均易燃。由於蒸汽可造成嚴重燙傷，進行實驗時須特別小心，並戴上安全眼鏡。蒸汽發生器須設有安全管，以避免當蒸汽出口管道閉塞時，產生巨大壓力，引致危險。蒸汽發生器的導管應牢固地套著蒸汽套的入口，而蒸汽套的出口應朝向下方。

1. 把 100 cm3 玻璃氣筒置於蒸汽套內，拉出柱塞以抽取 5 cm3 的空氣，然後用橡膠帽把氣筒管嘴封閉。

  1. 把蒸汽通入蒸汽套內令氣筒受熱。

3. 抽取約 1 cm3 的試劑來清洗小注射器，把清洗液棄置於廢料瓶中。抽取另外 1 cm3 的液體，輕輕拿著針筒使針頭垂直向上，緩慢地推動柱塞，以排出針筒內所有的氣體(此時應有少量液體溢出)。

4. 用濾紙抹乾針頭外的液體，並即時以一小塊硅酮橡膠封閉針頭。

5. 稱量已封口的小注射器，記錄結果。

【注意：應保持針筒橫放，避免碰到柱塞或使筒身受熱。】

6. 當蒸汽套內的溫度達至固定度數，及氣筒內空氣的體積保持不變，記錄空氣的體積。

7. 把小注射器的針頭穿過橡膠帽插進氣筒內，然後注入約 0.2 cm3 的液體。

8. 把小注射器抽出，並即時用原來的硅酮橡膠封閉針頭。然後稱量這個已封口的小注射器，記錄結果。

9. 轉動玻璃氣筒的柱塞，讓氣筒內的壓強達至大氣壓強，記錄結果。

10. 觀察溫度及氣筒內氣體體積的變化，當溫度及氣體體積恆定時，紀錄結果。

11. 關掉本生燈讓蒸汽發生器停止運作，待冷郤後把儀器拆卸。

12. 利用所提供的方程式，計算該試劑的摩爾質量，從而得出它的相對分子質量。

結果

氣筒內空氣的體積

：

 　 　

cm3

小注射器連硅酮橡膠及液體在注射前的質量

　

：

 　 　

　

g

小注射器連硅酮橡膠及液體在注射後的質量

　

：

 　 　

　

g

大氣壓強

：

 　 　

Nm- 2

蒸氣的溫度

：

 　 　

oC

氣筒內空氣及蒸氣的體積

：

 　 　

cm3

討論

1. 若注射器針頭短於玻璃氣筒的管嘴，會對實驗結果有何影響？

2. 利用 s.t.p.下的摩爾體積和實驗所得的氣體體積，計算該試劑的摩爾質量。

3. 比較題 2 與實驗步驟 12 所求得的摩爾質量。解釋其差異之處？