Лабораторна робота № 2. Визначення молярної маси еквіваленту металу (Mg, Al або Zn) методом витиснення Гідрогену.

Мета роботи: визначити еквівалент та еквівалентну масу металу методом витискування Гідрогену та ознайомитись з методикою розрахунку, пов’язаною з законом еквівалентів.

Прилади та реактиви: терези, конічна пробірка, газовідвідна трубка, штатив, бюретки, наважка металу (цинку, алюмінію, магнію), сульфатна або хлоридна кислота.

Метод оснований на вимірюванні об’єму Гідрогену, який виділяється з кислоти при дії на неї металу.

Для цієї мети застосовують прибор (див. мал.), який складається з двох бюреток, закріплених на штативі та з’єднаних резиновою трубкою. У таку сполучену судину наливають воду приблизно до половини бюреток. Одну з бюреток зверху закривають пробкою з відвідною трубкою, до якої приєднують пробірку, де відбувається реакція між кислотою та металом. Інша бюретка служить приймачем води, яка витискується при реакції воднем.

Об’єм виділеного гідрогену визначають за різницею рівнів води в будь–якій бюретці до та після досліду при тиску в закритій бюретці, який дорівнює атмосферному. Тиск газу в закритій бюретці дорівнює атмосферному, якщо вода в обох бюретках знаходяться на одному рівні.

Навіть при кімнатній температурі пар над поверхнею води має помітний тиск. Це треба враховувати при розрахунку об’єму газу, зібраного над водою. Тому для визначення парціального тиску Гідрогену необхідно від загального (атмосферного) тиску, під яким знаходиться Гідроген, відняти тиск насиченої водяної пари h:

P_H2 = Р_атм – h.

Для приведення об’єму виділеного гідрогену до нормальних умов використовують рівняння газового стану:

= ,

де V₀ – об’єм Гідрогену при н. у., мл;

р₀ – парціальний тиск Гідрогену при н. у., яке дорівнює 101,3 кПа;

Т₀ – температура, 273 К;

V – об’єм Гідрогену при даних умовах, мл;

р – парціальний тиск Гідрогену при умовах досліду, який дорівнює р_атм – h, кПа;

Т – температура досліду, К.

Після визначення об’єму Гідрогену при н.у., визначають масу одного моля еквіваленту металу:

m (г) металу витискають V₀ мл гідрогену

х » » » 11200 » »

Отримайте наважку у лаборанта. В пробірку налийте соляної кислоти (на одну чверть пробірки); підтримуючи пробірку в нахиленому стані помістить наважку металу (не опускаючи в кислоту) на стінку в отвір пробірки та закрийте пробірку пробкою з відвідною трубкою від бюретки.

Перевірте герметичність приладу. Для цього, не торкаючись бюретки з пробіркою, перемістить іншу бюретку разом з лапкою штативу так, щоб рівень води у неї став на 5-10 см вище, ніж в першій бюретці. Якщо різниця у рівнях не змінюється прилад справний („тримає”); якщо рівні в бюретках вирівнюються, прилад не герметичний, пропускає повітря, про що слід повідомити лаборанта.

Приведіть воду в бюретках до однакового рівня та відмітьте рівень води у відкритій бюретці (мл). Відлік проводьте по нижньому меніску води з точністю до 0,1 мл.

П р и м і т к а. При однакових рівнях води в бюретках вони повинні бути закріплені так, щоб бюретка без пробірки стояла декілька вище бюретки з пробіркою.

Струсіть метал в кислоту (змийте його кислотою). Спостерігайте виділення Гідрогену та витиснення води з бюретки.

По закінченні реакції дайте пробірці охолонути на повітрі, після чого знову приведіть воду в бюретках до однакового рівня. Запишіть новий рівень води у відкритій бюретці. По різниці рівнів води до та після реакції розрахуйте об’єм виділеного гідрогену.

За даними досліду визначте молярну масу еквіваленту металу. Порівнюючи її з теоретичним значенням молярної маси еквіваленту металу (Mg, Al, Zn), визначте який метал був взятий для реакції.

Завдання.

Запишіть:

-наважка металу, г- ________________________________________________

-рівень води у бюретці до реакції, мл - ________________________________

-рівень води у бюретці після реакції, мл -______________________________

-температура, К -__________________________________________________

-атмосферний тиск, кПа -___________________________________________

-тиск водяної пари, кПа -___________________________________________

-тиск Гідрогену, кПа -_____________________________________________

За отриманими даними розрахуйте:

1. Об’єм виділеного Гідрогену.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Об’єм Гідрогену при нормальних умовах.

______________________________________________________________________

3. Теоретичну молярну масу еквіваленту Mg, Al, Zn.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Дослідну молярну масу еквіваленту металу.

______________________________________________________________________

5. Помилку досліду: а) абсолютну, б) відносну.

а)_____________________________________________________________________б)____________________________________________________________________

Запишіть рівняння реакції взаємодії металу з соляною кислотою та зробіть висновок.

__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________