2.1. Лабораторная работа № 1 «Определение эквивалентной массы магния»

Цель работы. Определить эквивалентную массу металла по количеству выделившегося водорода, сравнить полученное значение с теоретическим.

Приборы и реактивы. Установка для определения эквивалента металла (рис. 1): пробирка (1), газоотводная трубка (2), бюретка (3), химическая воронка (4). Металлический магний. Раствор 2 н НСl.

Рис. 1. Прибор для определения эквивалента металла

Порядок выполнения работы

1. Получить у преподавателя навеску металла.

2. Определить условия эксперимента:

– температуру по термометру;

– атмосферное давление по барометру, находящемуся в лаборатории.

3. Закрыть пробирку пробкой от газоотводной трубки и определить начальный уровень жидкости в бюретке (V_нач.).

4. Сняв пробирку с прибора, заполнить ее на ¼ соляной кислотой. Затем быстро опустить металл. Закрыть пробирку пробкой от газоотводной трубки, после чего закрепить на место.

5. Наблюдать растворение металла и выделение водорода. Выделяющийся водород собирается в бюретке.

6. После прекращения выделения водорода замерить конечный уровень жидкости в бюретке (V_кон.).

7. Оформить полученные данные в виде протокола по образцу.

№	Название	Обозначение	Величины	Единицы измерения
1	Масса металла	m		г
2	Температура опыта	t		^оС
3	Абсолютная температура опыта	T		K
4	Атмосферное давление	P		мм рт. ст.
5	Атмосферное давление	P		Па
6	Давление насыщенного водяного пара при температуре опыта			мм рт. ст.
7	Парциальное давление водорода			мм рт. ст.
8	Парциальное давление водорода			Па
9	Исходный уровень жидкости в бюретке	Vнач.		мл
10	Конечный уровень жидкости в бюретке	Vкон.		мл
11	Объем выделившегося водорода при температуре опыта			мл
12	Объем выделившегося водорода при н.у.			л
13	Масса выделившегося водорода			г
14	Эквивалентная масса водорода			г/моль
15	Эквивалентный объем водорода			л/моль
16	Эквивалентная масса металла теоретическая			г/моль
17	Эквивалентная масса металла практическая а) через массу водорода; б) через объем водорода при н.у.			г/моль
18	Ошибка опыта	ΔЭ		%

8. Все расчеты по приведенным ниже формулам производить в отчете.

9. Написать уравнение реакции между металлом (магнием) и раствором соляной кислоты.

10. Сделать вывод по работе. Объяснить отклонение практического значения от теоретического.

Расчеты

1. Определить парциальное давление водорода по формуле:

.

Давление насыщенного водяного пара () приведено в приложении (табл. 1).

2. Объем выделившегося водорода, при нормальных условиях (н.у.), рассчитать по объединенному газовому закону:

,

где P_o – атмосферное давление при нормальных условиях;

P_o = 760 мм рт. ст. = 101325 Па;

Т_o – температура при нормальных условиях, Т_o = 273 K;

V_o – объем водорода, измеренный при нормальных условиях, мл;

P – атмосферное давление при условиях опыта, мм рт. ст.;

Т – температура при условиях опыта, K;

V – объем водорода, измеренный при условиях эксперимента, мл.

3. Массу выделившегося водорода рассчитать по уравнению состояния идеального газа (уравнение Менделеева – Клайперона):

,

где R – универсальная газовая постоянная (R = 8,3144 Дж/моль·K);

m, M – масса и молярная масса газообразного вещества, г; г/моль;

T – температура опыта, K;

P – давление водорода при температуре опыта, Па;

V – объем водорода при условиях эксперимента, м³.

4. Пользуясь законом эквивалентов, определить практическое значение эквивалентной массы металла через массу водорода и объем водорода.

, ,

где m₁ и M_Э,1 – масса и эквивалентная масса металла, г; г/моль;

m₂ и M_Э,2 – масса и эквивалентная масса водорода, г; г/моль;

V_о,2 и V_Э,2 – объем водорода при нормальных условиях и эквивалентный объем водорода, л; л/моль.

5. Вычислить теоретическое значение эквивалентной массы магния

6. По полученным значениям установить ошибку эксперимента:

.