Определение молярной массы эквивалента металла.

Цель работы – освоить объемный метод определения молярной массы эквивалента исследуемого металла (метод вытеснения водорода).

Задание по работе. На основании уравнений Менделеева – Клапейрона и объединенного газового закона вычислите массу и объем (н.у.) выделившегося водорода.

Определите молярную массу эквивалента водорода и металла, эквивалентный объем водорода, абсолютную и относительную погрешности и сделайте выводы по проделанной работе.

Методические указания по выполнению работы.

В основу метода положена реакция взаимодействия металла с раствором хлороводородной (соляной) кислоты, продуктом которой является газообразный водород

2HCl + Ме → МеCl₂ + H₂↑.

Определение эквивалентной массы металла (молярной массы эквивалента металла) по объему вытесненного водорода проводят, применяя математическое выражение закона эквивалентов m(в-ва)_/ m(Н₂) = М_ЭКВ.(в-ва)/М_ЭКВ.(Н₂) или

m(в-ва)/М_ЭКВ.(в-ва) = V(Н₂)/V_ЭКВ.(Н₂).

Получение и измерение объема выделившегося водорода осуществляется в лабораторной установке (рис.1).

Установка состоит из двух бюреток: рабочей измерительной Б₁ и уравнительной Б₂, соединенных резиновой трубкой Т и заполненных дистиллированной водой. К рабочей бюретке при помощи газоотводной трубки Г присоединена пробирка П.

Перед началом выполнения опыта необходимо проверить герметичность установки. Для этого пробирку плотно наденьте на пробку газоотводной трубки, после чего уравнительную бюретку поднимите или опустите на 15-20 см, закрепите ее в этом положении лапками штатива и наблюдайте в течение 1-2 минут за положением в ней уровня жидкости. Если за это время уровень воды не изменится, это будет означать, что прибор герметичен и можно, приступать к выполнению работы.

В пробирку П налейте 1.5 – 2,0 мл 20%-ного раствора соляной кислоты, опустите в пробирку навеску металла наденьте пробирку на пробку с газоотводной трубкой, не нарушая герметичности прибора запишите начальный объем (V_НАЧ.). Затем постукивая пальцем по пробирке, стряхните металл в раствор кислоты.

Когда весь металл растворится и прекратится выделение пузырьков водорода, дайте пробирке в течение 1-2 минуты остыть, и, не отсоединяя пробирку, приведите положение жидкости в измерительной и уравнительной бюретке по нижнему краю мениска к одному уровню, для чего уравнительную бюретку опустите вниз. Запишите показания бюретки V_КОН. По разности определите объем выделившегося водорода в мл.

 

Рис.1. Лабораторная установка для определения эквивалентной массы металла.

 

Запись экспериментальных данных и условий опыта:

Масса металла m_Ме, (г) =

Начальный объем, (мл) t_НАЧ.=

Конечный объем, (мл) t_КОН,=

Объём выделившегося водорода, (мл) V_H2 = V_КОН.–V_НАЧ.=

Температура (° С) t =

Абсолютная температура (К) Т = 273 + t⁰С =

Атмосферное давление (мм рт. ст.) Р =

Давление насыщенного водяного пара (табл.1), (мм рт.ст.) h, =

Парциальное давление водорода, (мм.рт.ст.) Р_Н2 = Р – h =

Универсальная газовая постоянная, (мл.·мм.рт.ст./ моль· К) = 62400

ВЫЧИСЛЕНИЯ

Рассчитайте молярную массу эквивалента металла двумя способами:

1. Подставив в уравнение Менделеева – Клапейрона

соответствующие величины вычисляем массу выделившегося водорода (Подставив R = 62400 мм рт. ст./ моль ·К)

Затем, по закону эквивалентов, вычислите молярную массу эквивалента металла:

Мэ_ме=

2. По уравнению объединенного газового закона:

=

приводим объём выделившегося водорода к нормальным условиям (определяем V_0Н2).

V₀=

Вычисляем молярную массу эквивалента металла, заменив массу и молярную массу эквивалента водорода в уравнении закона эквивалентов на соответствующие им объёмные значения:

Мэ_Ме = m_Ме·11200/ V_0(H2)

3. Вычислите абсолютную ошибку опыта. Для этого рассчитайте теоретическую молярную массу эквивалента металла, взяв атомную массу металла (из таблицы Д.И. Менделеева), и разделите её на валентность.

Абсолютная ошибка ∆ = М_ЭКВ._ТЕОР.- М_{ЭКВ.ЭКСПЕР.}[г/моль].

4. Вычислите относительную ошибку опыта в процентах:

Относительная ошибка ∆% = (∆ / Мэ_ТЕОР) · 100.