Основные стехиометрические законы Выполнил студент группы ___________ __________________________
Фамилия Имя Отчество
Отметка о выполнении ________________ _____________________
Выполнено Зачтено
Цель работы. Освоить методы использования стехиометрических законов и стехиометрические расчеты.
Задачи работы. Принимая, что поверхность металла покрыта его оксидом, определить массовую долю металла в порошкообразном образце.
Общие положения. Метод основан на способности металла вытеснять водород из кислоты; при этом оксид металла с кислотой образует воду. Запишите в общем виде уравнения реакций взаимодействия двухвалентного металла Met и его оксида MetO с соляной кислотой:
Пользуясь законом эквивалентов, по объему выделяющегося водорода можно определить массу металла в навеске.
,
(1)
где mM – масса металла, г; Мэ – молярная масса эквивалента металла, г/моль;
V0 – объем водорода (н.у.), л; Vэ – объем эквивалента водорода, л/моль.
Ход работы. Проверьте установку на герметичность, опустив воронку ниже уровня воды в бюретке. Если в течение двухтрех минут уровень жидкости не изменяется, прибор герметичен.
1. Запишите в табл. 1 массу навески m, указанную на пакете с порошком металла, давление и температуру воздуха в лаборатории. Так как объем бюретки с пробиркой замкнутый, парциальное давление выделившегося водорода рассчитайте с поправкой на упругость водяного пара (табл. 2).
2. Заполните примерно 1/3 объема пробирки кислотой (HCl 1:3). Не разворачивая пакет, вложите его в расположенную наклонно пробирку так, чтобы он не касался кислоты. Закройте пробирку пробкой, и отметьте уровень жидкости в бюретке (nнач. в табл. 1). Отсчет шкалы производят по нижнему краю вогнутого мениска жидкости при нахождении его на уровне глаз.
3. Расположите пробирку вертикально и осторожно встряхните ее, после чего порошок металла в пакете реагирует с кислотой. Реакцию можно считать законченной, когда выделение пузырьков водорода прекратится, и температура раствора сравняется с комнатной (обычно 7—10 мин.). Отметьте конечный уровень воды в бюретке (nкон.).
4. Пользуясь объединенным газовым законом, приведите объем водорода к нормальным условиям (Т0 и Р0 – температура и давление при н.у.):
=
5. Запишите в табл. 1 значения атомной массы и молярной массы эквивалента заданного металла. Преобразуя формулу (1), рассчитайте массу металла, который вступил в реакцию с раствором кислоты:
Массовая
доля металла в навеске:
Таблица 1
|
Показатели |
Значения |
||
|
Масса навески |
m = |
|
г |
|
Температура воздуха |
Т = |
|
К |
|
Атмосферное давление |
Р = |
|
Па |
|
Упругость паров воды при температуре опыта (см. табл. 2) |
PН20= |
|
Па |
|
Парциальное давление водорода РН2= Р – PH2O |
РН2= |
|
Па |
|
Объем выделившегося водорода, полученный в результате эксперимента V = nкон. – nнач. |
nнач. = nкон. = V = |
|
дел. дел. мл |
|
Объем водорода, приведенный к нормальным условиям |
V0 = |
|
мл |
|
Объем эквивалента водорода |
Vэ = |
|
мл/моль |
|
Атомная масса металла |
А = |
|
г/моль |
|
Эквивалентная масса металла |
Мэ = |
|
г/моль |
|
Масса металла |
mM = |
|
г |
|
Массовая доля металла в навеске |
ω = |
|
% |
Таблица 2