Определение эквивалентной массы металла

Определение эквивалентной  массы металла

 

Цель работы: определение эквивалентной массы металла, которая находится методом вытеснения водорода из раствора кислоты.

Основные теоретические  положения: эквивалентом вещества называется такое его количество, которое соединяется с одним молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях. Эквивалентной массой называется масса одного эквивалента вещества.

Формулы для  вычисления, перечень символов: Согласно закону эквивалентов массы, вступающие в реакцию веществ, пропорциональны эквивалентам этих веществ:

 

, где М1 и М2 – массы реагирующих веществ, кг; Э1 и Э2 – их эквиваленты.

Эквивалентная масса  элемента:

 

Э = А/n , где А – масса одного моля атомов элемента;

                       n – его валентность.

 

Методика эксперимента

 

1. Получили навеску опилок металла у преподавателя.
2. Перед началом опыта проверили сосуд на герметичность.
3. Подготовили эвдиометр для собирания водорода. Заполнили его до краев водой (с помощью стакана), зажали открытый конец пальцем и, перевернув, погрузили в чашку с водой.
4. С помощью мерного цилиндра отмерили 5 мл раствора соляной кислоты HCl (в объемном соотношении I:I), влили ее через воронку в пробирку так, чтобы не замочить стенки изнутри. Держа пробирку в слегка наклонном положении, поместили внутрь на сухую стенку навеску опилок металла в папирусной бумаге, закрыли пробирку пробкой и конец газоотводной трубки подвели под водой внутрь эвдиометра.
5. Повернули пробирку в вертикальное положение (навеска металла при этом упала в кислоту) и поставили в деревянный штатив. После окончания химической реакции (прекращение выделения пузырьков газа) дали охладиться системе до комнатной температуры в течении 8-10 минут.
6. Атмосферное давление записали по показаниям барометра:

 

P=101325 Па

 

7. Комнатную температуру зафиксировали ртутным термометром:

T=20 + 273 = 293 К

 

8. Значение парциального давления водяных паров h при температуре комнаты нашли по таблице:

 

h = 2338,1 Па

 

9. Объем полученного водорода V_t = 30,1 · 10^-6 привели к нормальным условиям:

 

; 

V₀ – объем выделившегося водорода  при нормальных условиях (Т₀ = 273 К, Р₀ = 101325 Па), м³

Р_Н2 – парциальное давление водорода, Па;

Т – температура опыта.

 

10. Используя закон эквивалентов, рассчитали эквивалентную массу металла:

 

Э_Ме / 0,0112 = m_Ме / V₀

 

Э_Ме = м³/моль

 

Э_Ме – эквивалентная масса металла, кг/моль;

m_Me – навеска металла, кг;

0,0112 – эквивалентный объем водорода при нормальных условиях, м³/моль.

 

11. Вычислим по соотношению Э = А/n теоретическую эквивалентную массу металла Э_т

 

Э_т (Zn) =  м³/моль

 

12. Вычислим абсолютную  и относительную погрешности  в определении эквивалентной массы металла в процентах:

 

 

Уравнение химической реакции  в молекулярном и ионном виде:

 

2HCl + Zn            ZnCl₂ + H₂

2H⁺ + 2Cl^- + Zn⁰             Zn²⁺ + 2Cl^- + 2H⁰

2H⁺ + Zn⁰          Zn²⁺ + 2H⁰

 

 

Схема установки:

 

Рис 1. Схема установки: 1 – штатив; 2 – чашка с водой; 3 – эвдиометр; 4 – пробирка с газоотводной трубкой; 5 – деревянный штатив.

 

Экспериментальные результаты:

 

 

		Условия опыта
Навеска металла mMe, кг	Температура Т, К		Атмосферное давление Р, Па	Парциальное давление водяного пара h, Па		Объем водорода Vt, м3	Парциальное давление водорода РН2= Р-h, Па
0,0880	295		101707,9	2643,3		31· 10-6	99064,6

 

 

Вывод: В результате работы был исследован способ определения эквивалентной массы металла, которая находится методом вытеснения водорода из раствора кислоты.