Выполнение работы

Один из методов определения молярной массы эквивалентов металла основан на реакции растворения металла в избытке кислоты и измерении объема выделившегося водорода. По объему водорода вычисляют его массу, а затем молярную массу эквивалентов металла.

Определение молярной массы эквивалентов металла производится в приборе, изображенном на рисунке. Прибор состоит из трех частей: колбы А, двугорлой склянки Вульфа Б и приемника В. Отверстия двугорлой склянки закрываются резиновыми пробками, через которые проходят стеклянные трубки: короткая, оканчивающаяся сразу под пробкой, и длинная, доходящая почти до дна склянки. Короткая стеклянная трубка соединяется резиновой трубкой с колбой А, а длинная - со стеклянной трубкой Г, опущенной в приемник В.

Р аботу следует выполнять в следующем порядке. Наполните водой двугорлую склянку. В колбу налейте 10-15 мл соляной кислоты. Закрепите колбу в горизонтальном положении. Получите у преподавателя навеску цинка и поместите ее в сухое горло колбы. Закройте колбу резиновой пробкой и проверьте герметичность прибора. Для этого откройте зажим Д и вдуйте воздух в прибор через стеклянную трубку Г. В приборе создается избыточное давление, вследствие чего вода из трубки Г вытекает. Когда давление внутри прибора станет равным атмосферному, вода из трубки перестанет течь. Закройте зажим Д. Если вода из трубки Г не уходит, прибор герметичен. Воду из приемника вылейте и поставьте его под трубку Г.

Наклоните колбу так, чтобы навеска цинка упала в кислоту, и откройте зажим. Водород, выделившийся при взаимодействии металла с кислотой, вытесняет воду из склянки Б в приемник В. Когда весь металл растворится, дайте прибору остыть, не закрывая зажима. Осторожно выньте из приемника трубку Г (следите, чтобы из нее не вылилась вода), измерьте мерным цилиндром объем воды в приемнике. Этот объем равен объему водорода, выделившегося при взаимодействии металла с кислотой. Запишите показания барометра и термометра. Исходные данные и результаты расчетов занесите в табл. 1.

Таблица 1

Данные опыта и результаты расчетов

Масса цинка m(Zn), г.	Объем выделившегося водорода V , л	Условия опыта			Масса водорода m (H2), г.	Молярная масса эквивалентов цинка
		Температура Т, К	давление атмосф. Р1, кПа	давление водяного пара Р2, кПа		практи- ческая МЭ,пр.(Zn), г/моль	теорети- ческая МЭ,т. (Zn), г/моль

Вычисления

1 . Вычислите массу выделившегося объема водорода, пользуясь уравнением Менделеева-Клапейрона:

где P - парциальное давление водорода; V - объем выделившегося водорода; m - масса водорода; M - молярная масса водорода; Т - температура опыта; R - универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/моль·К.

В нашем опыте водород собирается над водой и потому содержит водяной пар. Общее давление газа в приборе равно атмосферному, а складывается оно из парциальных давлений водорода и водяного пара. Для вычисления парциального давления водорода нужно из величины атмосферного давления вычесть величину давления насыщенного водяного пара при температуре опыта (табл.2). Р = Р₁ - Р₂.

2. Зная массу металла и массу водорода, по закону эквивалентов рассчитайте молярную массу эквивалентов цинка М_э,пр. (Zn).

3 Рассчитайте теоретическую молярную массу эквивалентов цинка М_э,т.(Zn).

4. Вычислите относительную ошибку опыта Е:

E = (M_э,т. - M_э,пр.)/M_э,т.) ∙ 100 %.

Таблица 2