Лабораторная
 

Определение эквивалентной массы металла

 

Цель работы: определение эквивалентной массы металла, которая находится методом вытеснения водорода из раствора кислоты.

Основные теоретические положения: эквивалентом вещества называется такое его количество, которое соединяется с одним молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях. Эквивалентной массой называется масса одного эквивалента вещества.

Формулы для вычисления, перечень символов: Согласно закону эквивалентов массы, вступающие в реакцию веществ, пропорциональны эквивалентам этих веществ:

 

, где М1 и М2 – массы реагирующих веществ, кг; Э1 и Э2 – их эквиваленты.

    Эквивалентная масса элемента:

 

Э = А/n , где А – масса одного моля атомов элемента;

n – его валентность.

 

Методика эксперимента

 

  1. Получили навеску опилок металла у преподавателя.
  2. Перед началом опыта проверили сосуд на герметичность.
  3. Подготовили эвдиометр для собирания водорода. Заполнили его до краев водой (с помощью стакана), зажали открытый конец пальцем и, перевернув, погрузили в чашку с водой.
  4. С помощью мерного цилиндра отмерили 5 мл раствора соляной кислоты HCl (в объемном соотношении I:I), влили ее через воронку в пробирку так, чтобы не замочить стенки изнутри. Держа пробирку в слегка наклонном положении, поместили внутрь на сухую стенку навеску опилок металла в папирусной бумаге, закрыли пробирку пробкой и конец газоотводной трубки подвели под водой внутрь эвдиометра.
  5. Повернули пробирку в вертикальное положение (навеска металла при этом упала в кислоту) и поставили в деревянный штатив. После окончания химической реакции (прекращение выделения пузырьков газа) дали охладиться системе до комнатной температуры в течении 8-10 минут.
  6. Атмосферное давление записали по показаниям барометра:
  7.  

    1 мм рт. ст. = 1, 333 · 102 Па

    763 мм рт. ст. = 1001707,9 Па

     

  8. Комнатную температуру зафиксировали ртутным термометром:
  9. 22 ?С + 273 = 295 К

     

  10. Значение парциального давления водяных паров h при температуре комнаты нашли по таблице:
  11.  

    h = 2643,3 Па

     

  12. Объем полученного водорода Vt = 31 · 10-6 привели к нормальным условиям:
  13.  

    ;

    V0 – объем выделившегося водорода при нормальных условиях (Т0 = 273 К, Р0 = 101325 Па), м3

    РН2 – парциальное давление водорода, Па;

    Т – температура опыта.

     

  14. Используя закон эквивалентов, рассчитали эквивалентную массу металла:

 

ЭМе / 0,0112 = mМе / V0

 

ЭМе = м3/моль

 

ЭМе – эквивалентная масса металла, кг/моль;

mMe – навеска металла, кг;

0,0112 – эквивалентный объем водорода при нормальных условиях, м3/моль.

 

11. Вычислим по соотношению Э = А/n теоретическую эквивалентную массу металла Эт

Эт (Zn) =     м3/моль

 

12. Вычислим абсолютную и относительную погрешности в определении эквивалентной массы металла в процентах:

 

 

Уравнение химической реакции в молекулярном и ионном виде:

 

2HCl + Zn ZnCl2 + H2

2H+ + 2Cl- + Zn0 Zn2+ + 2Cl- + 2H0

2H+ + Zn0 Zn2+ + 2H0

 

Схема установки:

 

Рис 1. Схема установки: 1 – штатив; 2 – чашка с водой; 3 – эвдиометр; 4 – пробирка с газоотводной трубкой; 5 – деревянный штатив.

 

Экспериментальные результаты:

 

 

 

 

 

 

 

Вывод: В результате работы был исследован способ определения эквивалентной массы металла, которая находится методом вытеснения водорода из раствора кислоты.