Лабораторная работа № 1 Определение молярной массы магния методом вытеснения

Цель работы: научиться экспериментально определять молярную массу металла, используя в расчетах основные стехиометрические законы химии.

Приборы: весы c разновесом; прибор для определения молярной массы (рис. 1); барометр; термометр (комнатный).

Реактивы: магний (лента); азотная кислота HNO₃ (4 н); серная кислота H₂SO₄ (2 н).

Ход работы

1. Собрать прибор (рис. 1), состоящий из бюретки 1 (емкостью 50 мл), соединенной посредством резиновых трубок с воронкой 2 и пробиркой 3, укрепить его на штативе. Бюретку и пробирку плотно закрыть пробками со стеклянными трубками.

Рис. 1. Прибор для определения молярной массы металла: 1 - бюретка; 2 - воронка; 3 - пробирка.

2. Для проверки прибора на герметичность в бюретку налить воду, которая заполнит также и резиновую трубку, соединяющую бюретку с воронкой. Затем бюретку закрыть пробкой, соединить с пробиркой и заметить уровень воды в бюретке. Опусканием кольца штатива переместить воронку вниз. Если прибор герметичен, то в первый момент при опускании воронки уровень воды в бюретке немного понизится, но потом останется постоянным. Если же уровень воды будет понижаться непрерывно, это означает, что прибор пропускает воздух и следует исправить дефекты, допущенные при его сборке.

3. Взвесить кусочек ленты магния весом 0,03 г. Вынуть пробку из пробирки и передвижением воронки установить уровень воды в бюретке на нулевом делении.

4. 5 мл разбавленной серной кислоты влить в пробирку через воронку. Положить ленту магния на сухую стенку пробирки так, чтобы магний не соприкасался с серной кислотой. Присоединить пробирку к прибору, плотно закрыв ее пробкой, и передвижением воронки привести воду в бюретке и в воронке к одинаковому уровню. Отметить и записать уровень воды в бюретке, произведя отсчет по нижнему мениску жидкости с точностью до 0,1 мл.

5. Стряхнуть магний в серную кислоту.

6. По окончании реакции дать пробирке остыть до комнатной температуры, после чего снова привести воду в бюретке и воронке к одинаковому уровню, отметить и записать уровень воды в бюретке.

7. Отметить и записать показания комнатного термометра и барометра (1 мм рт. ст. = 133,3 Па) во время опыта.

Форма записи наблюдений и обработка результатов

Масса магния - m (г); температура - t (°С); атмосферное давление - р (кПа); давление насыщенного водяного пара - h (кПа); уровень воды в бюретке до реакции - а₁ (мл); уровень воды в бюретке после реакции - a₂ (мл).

1. Вычислить объем водорода (в мл), вытесненного магнием при температуре t и давлении р.

2. Вычислить парциальное давление водорода:

p(H₂) = p_атм – h.

3. Привести найденный объем водорода к нормальным условиям, используя объединенное уравнение газового состояния (водород собран над водой, поэтому в уравнение вместо р следует поставить р(Н₂)).

4. Вычислить массу выделившегося водорода.

5. Рассчитать эквивалентную и молярную массу магния.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение понятию «молярная масса металла».

2. Какой объем 24 % соляной кислоты необходимо взять для того, чтобы при взаимодействии ее с металлом выделилось 40 мл водорода, измеренного при н.у.?

3. При каком давлении (больше или меньше атмосферного) будет находиться водород в приборе для определения молярной массы металла, если уровень воды в уравнительном сосуде будет: а) выше уровня воды в бюретке, б) ниже уровня воды в бюретке, в) равен уровню воды в бюретке?

4. Выведите формулу для нахождения молярной массы металла, указав размерность каждой величины.