Определение молярных масс веществ и химических эквивалентов

Таблица 1

Если Ме одновалентный:

Me + HА      МеА + 1/2Н₂

Значит, n_эк(H₂) =1/2 n_эк(Me); 

, , ,

= = 32,86 (гр./экв.)

= = 32,26 (гр./экв.)

= = 32,42 (гр./экв.)

Если же металл двухвалентный, то значение молярного  эквивалента необходимо умножить на 2; 

25. Оценим  погрешность измерений:

Пусть M_эк1, M_эк2, M_эк3 численно равны x₁, x₂, x₃ соответственно, тогда x₁= 32,86, x₂= 32,26,

x₃= 32,42. n – число опытов, тогда n=3.

Х=σ ∙ τ, где  τ_{2; 0,95} = 4, 3020

∆Х = 0,19,113 ∙ 4, 3020 = 0,82224

M_эк = ± ∆Х = (32,523±0,82224) (гр./экв.) 

26. Получили  в препараторской кусочек неизвестного металла и взвесили его на аналитических  весах по принятой технологии. Масса  металла равна массе гирек, лежавших на правой чаше весов: 100+20+20+5+2+1+2∙0,2 = 148,4 (грамма);
27. Поставили стакан с дистиллированной водой на песчаную баню, для того, чтобы вода нагрелась;
28. После того, как вода в стакане закипела, мы погрузили в неё кусочек металла так, чтобы он не касался стенок сосуда (подвесили на деревянную палочку), и кипятили в течении 30 минут;
29. В то время, как металл находился в кипящей воде, мы собрали калориметр – в толстостенный сосуд из нетеплопроводного материала поставили стеклянный стакан, и налили в него 300 мл. дистиллированной воды, а так как плотность воды составляет 1 гр./см³., то масса воды равна 300 грамм. По показаниям термометра температура воды составила 25ºС, что равно 298K.
30. По истечению 30 минут металл из кипящей воды был помещён в калориметр так, чтобы металл не касался стенок сосуда. При этом за температуру металла мы приняли температуру кипящей воды, которая по показаниям термометра составила 98ºС или 371К.
31. Помешивая воду в калориметре мы наблюдали за показанием термометра, опущенного в стакан с металлом. Максимальная температура воды оказалась равна 26,5 ºС или 299,5К.
32. Измерили теплоёмкость металла:

Для этого воспользовались  формулой: M(T₁-T)=C_уд.m(T₂-T₁), где

М – масса  воды в калориметре = 300 грамм = 0,3 кг.;

Т – начальная  температура воды в калориметре = 298К;

T₁ – температура воды в калориметре после погружения в неё горячего металла = 299,5K;

m – масса металла = 148,4 грамма = 0,1484 кг.;

T₂ – температура горячего металла = 371K

(кДж/(кг∙К))

Следовательно по закону Дюлонга – Пти, молярная масса равна 26/0,414 = 63 (г./моль). 

Вывод:

    Мы  определили молярную массу металла  двумя способами. С помощью закона эквивалентов мы получили значение молярного  эквивалента металла, которое с учётом погрешностей составило 32,523±0,82224 (гр./экв.), а с помощью калориметра значение молярной массы металла 63 (г./моль). Примерное значение молярной массы металла приблизительно в два раза больше молярного эквивалента этого же металла, следовательно металл – двухвалентный. Тем самым, мы можем принять удвоенный молярный эквивалент металла за молярную массу металла: 65,046±1,64448 гр./моль. Два полученных значения приблизительно равны между собой. В периодической системе элементов Д.И. Менделеева находятся два элемента, молярные массы которых находятся в допустимых пределах нашего определения – это медь и цинк. Но в ряду активности металлов медь находиться правее водорода, следовательно реакция взаимодействия меди и кислоты невозможна. Таким образом, искомый металл – цинк, молярная масса которого 65 гр./моль. Как мы видим, наиболее точный результат даёт метод, связанный с определением эквивалента металла.

    В препараторской мы убедились, что исследуемый  металл – это действительно цинк.