Экспериментальная часть

Общие требования. На основании уравнений Менделеева – Клапейрона и объединенного газового закона рассчитайте молярную массу эквивалента металла, абсолютную и относительную ошибки и сделайте выводы к проделанной работе.

Прибор для определения молярной массы эквивалента состоит из закрепленной в штативе бюретки, нижний конец которой соединен резиновой трубкой с воронкой играющей роль уравнительного сосуда. Верхний конец бюретки посредством согнутой стеклянной трубки и резиновых пробок соединен с пробиркой. Схема заполнена водой.

Перед опытом необходимо проверить герметичность прибора. Для этого надо присоединить плотно пробирку и затем опустить воронку так, чтобы уровень жидкости в ней был ниже, чем в бюретке, т. е. создать в бюретке некоторое разрежение газа. Если при этом уровень воды, в бюретке несколько опустившись, остаётся постоянным (в течение 1 – 2 мин.), то прибор можно считать герметичным.

Затем следует отсоединить пробирку и налить в неё 3 – 4 мл 10 % - ного раствора HCl. Навеску металла в маленьком бумажном пакетике надо положить внутрь пробирки так, чтобы навеска не касалась кислоты. Осторожно присоединить пробирку и испытать прибор на герметичность. Определить и записать уровень воды в бюретке V₁ (определить по нижнему мениску), для этого привести воду в бюретке и воронке к одному уровню. Если прибор герметичен, то осторожным постукиванием по пробирке добиться, чтобы металл упал в кислоту. При реакции металла с кислотой будет выделяться водород, и вытеснять воду из бюретки в воронку. По окончании реакции (прекращение выделения водорода) опять привести воду в бюретке и воронке к одному уровню, т. е. создать в бюретке давление равное атмосферному давлению и записать уровень воды в бюретке V_2. Разность уровней до и после реакции даст объём выделившегося водорода.

Запись экспериментальных данных и условий опыта:

• Масса металла М_ме =

• Объём выделившегося водорода V_H2 = V₂ - V₁

• Температура (° С) t =

• Абсолютная температура (К) Т =

• Атмосферное давление (мм рт. ст.) Р =

• Давление насыщенного водяного пара (мм рт. ст.) h =

• Парциальное давление водорода Р_Н2 = Р – h =

ВЫЧИСЛЕНИЯ

Рассчитайте молярную массу эквивалента металла двумя способами:

1. Подставив в уравнение Клапейрона – Менделеева

PV = (m/М)·RT

соответствующие величины вычислите массу выделившегося водорода m_H2 (Подставив R = 62400 мм рт. ст./ К·моль)

Затем, по закону эквивалентов, вычислите молярную массу эквивалента металла:

Мэ_ме = m_Ме · Мэ_Н2/ m_H2

2. По уравнению объединенного газового закона:

PV/ T = P₀V₀/ T₀

приведите объём выделившегося водорода к нормальным условиям (определите V_{0 Н2}). Вычислите молярную массу эквивалента металла, заменив массу и молярную массу эквивалента водорода в уравнении закона эквивалентов на соответствующие им объёмные значения:

Мэ_Ме = m_Ме·11200/ V_{0 Н2}

• Вычислите абсолютную ошибку опыта. Для этого рассчитайте теоретическую молярную массу эквивалента металла, взяв атомную массу металла (из таблицы Д.И. Менделеева) и разделив её на валентность.

Абсолютная ошибка = Мэ_теор. - Мэ_{экспер.}

• Вычислите относительную ошибку опыта в процентах:

Относительная ошибка = (абсол. ошибка/ Мэ_теор) · 100 %

Вопросы к защите лабораторной работы

1. Что называется эквивалентом вещества, молярной массой эквивалента? Как вычислить молярную массу эквивалента элемента и сложного вещества? В чем сущность закона эквивалентов?

2. Определите эквивалентную массу металла, из 1 г которого образуется 1,2518 г оксида.

3. При взаимодействии с водой 6,65 г щелочного металла выделилось 0,56 л водорода, измеренного при нормальных условиях. Какой это металл?