Практическая работа: "Химический эквивалент и молярная масса эквивалента"

Практическая работа. Химический эквивалент и молярная масса эквивалента.

Цель работы: определить экспериментально молярную массу эквивалента металла (Mg, Al или Zn) по объему водорода, выделившегося при взаимодействии металла с соляной кислотой:

Ме + nНСl = МеСl_n + n/2H₂↑

Идентифицировать металл. Рассчитать ошибку определения молярной массы эквивалентов металла. Оборудование и реактивы:

1. Прибор для определения объема выделившегося водорода

1. штатив;

2. две градуированные бюретки (мл) с водой;

3. пробирка с навеской металла и кислотой;

4. соединительная резиновая трубка;

5. пробка с отводной трубкой, соединенной с бюреткой

1. Барометр.

2. Термометр.

3. Раствор соляной кислоты НСl, 10%.

4. Навеска металла, г.

Ход работы. 1. Получите навеску металла у преподавателя. Массу навески запишите в таблицу.

2. В пробирку (рис.1. п.3) налейте соляной кислоты HCl (на одну четверть пробирки).

3. Поддерживая пробирку в наклонном положении, поместите навеску металла на стенку у отверстия пробирки, не опуская в кислоту; закройте пробирку пробкой с отводной трубкой (рис.2. п.5), соединенной с бюреткой.

4. Проверьте герметичность прибора. Для этого, не трогая бюретку с пробиркой, переместите другую бюретку вместе с лапкой штатива так, чтобы уровень воды в ней стал на 5-10 см выше, чем в первой бюретке. При разгерметизации прибора уровни воды в обеих бюретках станут одинаковыми (сообщающиеся сосуды). В таком случае проверьте плотность соединения пробирки с бюреткой и снова испытайте прибор на герметичность. Если разница в уровнях не изменяется, прибор герметичен, и можно продолжать эксперимент.

5. Приведите воду в бюретках к одному уровню и отметьте уровень воды в открытой бюретке. Отсчет проводите по нижнему мениску жидкости с точностью до 0,1 мл. Запишите значение V₁(Н₂О) в таблицу.

6. Аккуратно наклоните пробирку так, чтобы кислота смыла навеску металла. Наблюдайте процессы выделения пузырьков водорода и вытеснение воды из бюретки.

7. По окончании реакции, когда перестанет меняться уровень воды в бюретках, дайте пробирке охладиться до комнатной температуры (почему?), а затем приведите положение воды в бюретках к одинаковому уровню. Запишите новое значение уровня воды V₂(Н₂О) в открытой бюретке.

Разность значений уровней воды до и после реакции будет равна объему выделившегося водорода V(Н₂) = V₂- V₁.

Расчетная часть.

Таблица 1. Данные для расчета молярной массы эквивалента металла.

1. Запишите три уравнения возможных химических окислительно-восстановительных реакций и полуреакций. Укажите окислитель и восстановитель:

Zn + НСl →

Mg + НСl →

Al + НСl →

2. Рассчитайте теоретические значения молярных масс эквивалентов трех металлов по формуле: М_э(Ме) = М(Ме) / Z(Ме).

3. На основе закона эквивалентов рассчитайте экспериментальное значение молярной массы эквивалента металла:

n_э(Ме) = n_э(Н₂)

или

,

где m(Ме) - масса навески металла в г;

М_э (Ме) – экспериментальное значение молярной массы эквивалента металла, г/моль;

V_э(Н₂) – молярный объем эквивалента водорода (л/моль) при н.у., который рассчитывается по формуле: V_э (Н₂) = 22,4)/Z(Н₂);

V₀(Н₂) – измеренный объем водорода (V(Н₂)), приведенный к нормальным условиям (поскольку молярный объем эквивалента водорода V_э (Н₂) был рассчитан при нормальных условиях). V₀(Н₂) рассчитывается из уравнения газового состояния:

где V(Н₂) – объем водорода (л), рассчитанный как V₂(Н₂О) - V₁(Н₂О);

Р(Н₂) – парциальное давление водорода (мм рт.ст.) определяется как разность атмосферного давления и насыщенного водяного пара (табл.2), поскольку даже при комнатной температуре водяные пары обладают заметным давлением:

Р(Н₂) = Р_атм – Р_{вод.пара};

Р₀ – давление при нормальных условиях (760 мм рт.ст.);

Т_опыта – комнатная температура опыта, К;

Т₀ – температура при нормальных условиях (273 К);

4. Сравните экспериментальное значение М_э(Ме) с теоретическими значениями и определите, какой металл участвовал в реакции.

5. Рассчитайте абсолютную и относительную ошибки определения М_э(Ме) по формулам:

- абсолютная ошибка: Δ = М_э^теор(Ме) - М_э^оп(Ме)

- относительная ошибка: δ =

6. По полученным результатам сделайте вывод об идентифицированном металле.

Таблица 2. Давление насыщенных паров воды