3.1. Цель работы: ознакомиться с методом определения молярной массы эквивалентов металлов в реакции взаимодействия металлов с разбавленными кислотами.
3.2. Объекты и средства исследования: эвдиометр, представляющий собой две соединенные резиновой трубкой бюретки (б и в) емкостью 50мл, одна из которых (б) соединена с реакционным сосудом (в данном случае пробирка а с камерой для металла К), другая – (в) открыта, что позволяет простым выравниванием уровней в бюретках создать в приборе атмосферное давление; аналитические весы; мерные цилиндры на 10 мл; конические воронки; исследуемый металл (магний, цинк, железо); раствор хлористоводородной кислоты (6 и 18%); медь; вода для заполнения бюретки; термометр, барометр, химический стакан на 100мл.
3.3. Программа работы
3.3.1. К прибору (рис. 1) подобрать пробирку с камерой. Пробка на трубке (б) должна плотно входить в подобранную пробирку.
Рис.1. Эвдиометр
3.3.2. Проверить герметичность сборки прибора. Для этого поднять бюретку (в) так, чтобы уровни воды в трубках (б) и (в) отличались друг от друга. Удерживая на одном месте бюретку (в), наблюдать за уровнем воды в трубке (б). Если уровень воды не изменится, то прибор герметичен и им можно пользоваться. Выравнивание уровней воды в трубках указывает на не герметичность прибора. Необходимо подобрать другую пробирку.
3.3.3. Подобранную пробирку снять с прибора. Перемещая трубку (в), установить воду в трубке (б) близко к нулевому делению.
3.3.4. Навеску металла поместить в камеру пробирки. Если опыт проводится с цинком или железом, добавить кусочек медной стружки.
3.3.5. Осторожно с помощью цилиндра по стенке пробирки налить кислоту так, чтобы она не попала в камеру с металлом. Для растворения магния использовать 6% кислоту, для растворения цинка и железа - 18%.
3.3.6. Пробирку с металлом и кислотой тщательно и осторожно присоединить к прибору. Записать начало отсчета по нижнему краю мениска в бюретке (б).
3.3.7. Не нарушая герметичности прибора, сбросить в пробирку с кислотой металл. Если опыт проводится с железом, необходим подогрев. Для этого погрузить пробирку в стакан с горячей водой. Наблюдать вытеснение воды из трубки (б) и трубку (в) выделяющимся водородом. Трубку (в) при этом опускать и во время опыта стараться держать воду в ней и бюретке (б) на одном уровне, чтобы давление газа внутри прибора было все время близким к атмосферному. Когда весь металл растворится, прекратить понижение уровня в трубке (в).
3.3.8. Объем собранного водорода нужно измерить после полного завершения реакции и охлаждения реакционной смеси до комнатной температуры. Перед замером объема выделившегося водорода воду в трубках (б) и (в) установить на одном уровне, чтобы устранить добавочное давление столба жидкости в трубке (в). Объем выделившегося водорода замеряют по нижнему краю мениска воды в трубке (б) с точностью до 0,1мл.
3.3.9. Заполнить таблицу 1, для чего внести в нее данные: mМе, V(Н2) - из данных эксперимента, T и p из показаний термометра и барометра, h - из таблицы 2. Остальные колонки таблицы заполнить после расчетов по соответствующим формулам.
Объем водорода, приведенный к н.у., определяется из формулы:
где
p0 и T0 – давление (Па) и температура (К), соответственно, при н.у.
,
Массу моля эквивалентов металла Мэ(Ме) вычислить по формуле:
Вычислить теоретическое значение мольной массы эквивалента металла и относительную ошибку эксперимента (%).
Ошибка не должна превышать 5%.
Примечание: Т (К)=t0C +273,160.
Все расчеты нужно вести с точностью до 0,01.
Таблица 1
| Металл | Масса металла, мг | Объем водорода при условиях опыта, мл | Температура, Т,К | Атмосферное давление, кПа | Парциальное давление паров воды, h, кПа | Объем водорода при н.у., мл | Масса моля эквивалентов металла опытная, г/экв | Масса моля эквивалентов металла теор., г/экв. | Ошибка определения,% | Продолжительность эксперимента, мин. |
| Mg | ||||||||||
| Zn | ||||||||||
| Fe |
Таблица 2
| Т, К | h, кПа |
| 273+15 | 1,705 |
| 273+16 | 1,817 |
| 273+17 | 1,935 |
| 273+18 | 2,062 |
| 273+19 | 2,195 |
| 273+20 | 2,335 |
| 273+21 | 2,483 |
| 273+22 | 2,639 |
| 273+23 | 2,803 |
| 273+24 | 2,982 |
| 273+25 | 3,166 |