Методика выполнения работы

По объёму вытесненного водорода можно определить молярные массы эквивалентов активных металлов (магния, алюминия, цинка и т.д.), способных вытеснять водород из разбавленных кислот.

Прибор для определения молярной массы эквивалента металлов изображён на рис. 1.1. и состоит из:

двух бюреток 1 на 50 см³, соединённых резиновой трубкой, реакционной пробирки 2, газоотводной трубки 3, штатива 4.

Перед началом работы испытывают прибор на герметичность. Для этого соединяют верхний конец правой бюретки с пробиркой, опускают левую бюретку на 15–20см, закрепляют её в держателе штатива и наблюдают 3–5 мин. за положением уровня воды в ней. Если прибор герметичен, то уровень воды в бюретке за это время не изменяется. При изменении уровня нужно исправить дефект в приборе (обратившись к преподавателю за консультацией). После этого наливают в пробирку 4–5 см³ 2,5 М раствора хлористо-водородной кислоты, 5 капель раствора Со(NO₃)₂ –. катализатора. Рис.1.1 Папиросную бумагу с навеской металла смачивают каплей воды и приклеивают к внутренней стенке пробирки над кислотой. Пробирку c кислотой и металлом плотно присоединяют к прибору; бюретки устанавливают так, чтобы уровни воды в них были одинаковы.

Записывают показатели бюретки до опыта. Затем встряхивают пробирку и металл падает в кислоту. Тотчас начинается выделение водорода и вода вытесняется из правой бюретки в левую. Левую бюретку при этом надо опускать, и во время опыта стараться держать воду в бюретках на одном уровне, чтобы давление газа внутри прибора было все время близко к атмосферному.

Пока идёт реакция, студент записывает показания барометра и термометра; по табл. 1 определяет давление насыщенных паров воды.

Когда весь металл растворится, прекратится понижение уровня воды в бюретке. Окончательный точный отсчёт показаний бюретки производится после охлаждения пробирки до комнатной температуры (через 10–15 мин.).

Результаты измерений записывают по форме:

Масса металла, m=..., г.

Показания бюретки до проведения реакции V₁=..., см³.

Показания бюретки после реакции V₂=..., см³.

Объём выделившегося водорода V_H2 =V₂ – V₁=..., см³.

Температура окружающей среды t=..., ° С; Т=273 +t= ..., К.

Атмосферное давление Р=..., Па.

Давление насыщенных паров воды = ..., Па

Парциальное давление водорода= - = ..., Па .

Объём выделившегося водорода приводят к нормальным условиям на основании уравнения состояния идеального газа, объединяющего законы Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:

,

где P₀ – нормальное давление, равное 101325 Па; Vo – объём газа при нормальных условиях, см³; Т₀ – 273 К; – парциальное давление сухого водорода; – объём газа в условиях опыта; Т – температура опыта по абсолютной шкале температур.

Таким образом, объём водорода, приведённый к нормальным условиям, определяется по уравнению

.

По закону эквивалентов, в случае когда одно из реагирующих веществ находится в твёрдом состоянии, а второе – в газообразном, молярная масса эквивалента металла определяется по формуле

,

где m – масса металла; М_Эоп – молярная масса эквивалента металла; Vo –объём газа, приведённый к нормальным условиям; V_э – молярный объём эквивалента газа. Молярный объём эквивалента водорода, составляющий объёма его моля, занимает при нормальных условиях 11200 см³/моль.

Затем студенты вычисляют теоретическую величину молярной массы эквивалента металла и находят относительную ошибку определения:

.

В конце работы записываются выводы.