การเปรียบเทียบอัตราการแพร่ (กฎของเกรแฮม)

การเปรียบเทียบอัตราการแพร่ของก๊าซ HCl และ NH₃

Gas Laws Intermediate (High School) 30 นาที ~$10.00

วัตถุประสงค์

ตรวจสอบกฎการแพร่ของเกรแฮมโดยการเปรียบเทียบอัตราที่ก๊าซ HCl และ NH₃ เดินทางผ่านหลอดแก้ว

ความเป็นมา

Graham's law states that the rate of diffusion of a gas is inversely proportional to the square root of its molar mass. When HCl (36.5 g/mol) and NH₃ (17 g/mol) diffuse toward each other in a tube, they form a white ring of NH₄Cl where they meet. The ring forms closer to the HCl end because NH₃ diffuses faster.

คำเตือนด้านความปลอดภัย

  • Concentrated HCl fumes are corrosive and irritating
  • Concentrated ammonia fumes are irritating
  • Perform this experiment in a fume hood or well-ventilated area
  • Do not inhale either gas directly

อุปกรณ์ป้องกันส่วนบุคคลที่จำเป็น

goggles gloves lab_coat

วัสดุ

  • Concentrated hydrochloric acid (5 mL)
    For HCl fumes
  • Concentrated ammonia solution (5 mL)
    For NH₃ fumes
  • Cotton wool (2 pieces)
    For soaking

อุปกรณ์

Glass tube (1 m long, 2 cm diameter) Rubber stoppers (2) Ruler Retort stand and clamps Stopwatch

ขั้นตอนปฏิบัติ

1

Clamp the glass tube horizontally on the retort stand.

3 นาที
2

In a fume hood, soak one cotton ball in concentrated HCl and another in concentrated ammonia.

2 นาที Fume hood — both gases are irritating
3

Simultaneously insert the HCl cotton ball into one end and the NH₃ cotton ball into the other end. Stopper both ends.

2 นาที Work quickly
4

Start the timer. Watch for a white ring of NH₄Cl to form where the two gases meet.

10 นาที
5

When the white ring appears, stop the timer. Measure the distance from each end to the ring.

3 นาที
6

Calculate the ratio of distances: d(NH₃)/d(HCl) should equal √(M(HCl)/M(NH₃)) = √(36.5/17) = 1.46.

5 นาที

ผลลัพธ์ที่คาดหวัง

The white NH₄Cl ring should form approximately 60% of the way from the HCl end (40% from the NH₃ end), since NH₃ diffuses 1.46 times faster than HCl. The ratio d(NH₃)/d(HCl) should be approximately 1.4-1.5.

การทำความสะอาด

Remove cotton balls and dispose in fume hood. Rinse the glass tube with water. Ventilate the area.

รายละเอียด

หมวดหมู่
Gas Laws
ระดับความยาก
Intermediate (High School)
ระยะเวลา
30 นาที
ค่าใช้จ่ายโดยประมาณ
$10.00
ขั้นตอน
6
วัสดุ
3

การทดลองเพิ่มเติม

กฎของชาร์ลส์กับบอลลูน 30 min การเก็บก๊าซไฮโดรเจน 35 min การตรวจสอบกฎของบอยล์ 40 min การทดสอบ CO₂ และน้ำปูนใส 20 min ความดันไอและจุดเดือด 45 min นักดำน้ำคาร์ทีเซียน 15 min ปริมาตรโมลาร์ของก๊าซที่ STP 35 min สโตอิชิโอเมทรีของก๊าซด้วยแมกนีเซียม 40 min

Frequently Asked Questions

What is the objective of การเปรียบเทียบอัตราการแพร่ (กฎของเกรแฮม)?
ตรวจสอบกฎการแพร่ของเกรแฮมโดยการเปรียบเทียบอัตราที่ก๊าซ HCl และ NH₃ เดินทางผ่านหลอดแก้ว
How difficult is การเปรียบเทียบอัตราการแพร่ (กฎของเกรแฮม)?
This experiment is rated as Intermediate (High School). It takes approximately 30 minutes to complete.
What safety precautions are needed for การเปรียบเทียบอัตราการแพร่ (กฎของเกรแฮม)?
Key safety precautions include: Concentrated HCl fumes are corrosive and irritating; Concentrated ammonia fumes are irritating; Perform this experiment in a fume hood or well-ventilated area.
What materials are needed for การเปรียบเทียบอัตราการแพร่ (กฎของเกรแฮม)?
The main materials required are: Concentrated hydrochloric acid, Concentrated ammonia solution, Cotton wool.
What results should I expect from การเปรียบเทียบอัตราการแพร่ (กฎของเกรแฮม)?
The white NH₄Cl ring should form approximately 60% of the way from the HCl end (40% from the NH₃ end), since NH₃ diffuses 1.46 times faster than HCl. The ratio d(NH₃)/d(HCl) should be approximately 1.4-1.5.