Экспериментальная часть

Целью работы является установление эквивалентной и атомной массы неизвестного металла и его определение по периодической системе.

Эквивалентная масса металла определяется по водороду, который выделяется при взаимодействии металла с серной кислотой. Теплоемкость металла сообщает преподаватель. Взвешивание металла производится с точностью 0,001 г.

Описание установки. Реакция металла с кислотой проводится на специальной установке, изображенной на рисунке 6.

Перед началом опыта бюретки должны находиться в таком положении относительно друг друга, чтобы уровень воды в них был примерно на середине шкалы отсчета. Отводную трубку (6) и закрывающую ее пробку перед началом опыта насухо вытирают фильтровальной бумагой, после чего

в нее помещают полученный образец металла с известной массой m. Трубку плотно закрывают пробкой, осторожно ввинчивая ее. Прибор проверяют на герметичность. Для этого медленно поднимают или опускают бюретку (2), наблюдая за колебаниями уровня воды в бюретке (3). Если прибор не герметичен, то уровни в обеих бюретках будут выравниваться. В этом случае нужно проверить положение всех пробок и снова проверить прибор.

После проверки прибора на герметичность, уравнивают положение воды в обеих бюретках и отмечают положение уровня в бюретке (3) по нижнему мениску, записывая его значение по градуировочной шкале V₁ с точностью 0,1 см. После чего осторожно сбрасывают металл в кислоту, переводя пробирку (5) из положения (6) в положение (7). По мере понижения уровня воды в бюретке (3) опускают бюретку (2), следя за тем, чтобы уровни в обеих бюретках были приблизительно на одной высоте, что определяет равенство давлений в них.

По окончании процесса растворения металла в кислоте точно выравнивают положение уровней в обеих бюретках и записывают положение уровня в бюретке (3) по шкале V₂ с той же точностью. Объем выделившегося водорода V(H₂) в реакции:

Me + n HCl = MeCl_n + H₂

равен разности уровней V(H₂) = V₂ – V₁ , имеет размерность см³ и относится к атмосферным условиям ( p, T ) проведения опыта.

Записать значения температуры и давления в таблицу 1, вычислить и записать остальные показатели опыта.

По примеру, приведенному во введении, вычислить эквивалентную массу металла, его валентность и атомную массу.

По примеру, приведенному во введении, вычислить эквивалентную массу металла, его валентность и атомную массу. Таблица 1

Таблица 1

Результаты эксперимента по определению эквивалентной и атомной массы металла

№ п/п	Название величины	Обозна-чение	Единица измерения	Значение
1	Масса металла	m(Ме)	г	0,09
2	Удельная теплоемкость металла	С	Дж/(г⋅К)	0,4
3	Начальный уровень воды в бюретке	V1	мл
4	Уровень воды после реакции	V2	мл
5	Объем водорода	V(H2)	мл	21
6	Температура в лаборатории	t	оC	24
7	Температура по абсолютной шкале	T	K	297
8	Давление по барометру	P	мм рт. ст.	93458
9	Давление водяного пара	P(H2O)	мм рт. ст.	22,40
10	Давление водорода	P(H2)	мм рт. ст.	678,6
11	Давление водорода	P(H2)	Па	90,472

При вычислении массы водорода иметь в виду, что в реакции выде-ляется влажный водород и поэтому его давление равно общему давле-нию по барометру за вычетом давления водяного пара (таблица 2):

Р(Н₂) = Р – Р(Н₂О)

Таблица 2

Давление водяного пара при различных температурах

t, 0C	P(H2О), кПа	P(H2О), мм рт. ст.	t, 0C	P(H2О), кПа	P(H2О), мм рт. ст.	t, 0C	P(H2О), кПа	P(H2О), мм рт. ст.
10	1,226	9,2	15	1,706	12,8	20	2,333	17,5
11	1,306	9,8	16	1,813	13,6	21	2,479	18,0
12	1,399	10,5	17	1,933	14,5	22	2,639	19,8
13	1,493	11,2	18	2,066	15,5	23	2,813	21,1
14	1,599	12,0	19	2,199	16,5	24	2,986	22,4

9. По полученной в опыте атомной массе найти данный металл в периодической системе и записать его теоретическое (табличное) значение атомной массы.

10. Вычислить ошибку в определении атомной массы металла по формуле

11. Оформить отчет, сформулировать вывод.

Дополнительные задания к лабораторной работе

1. Приведите определение понятий эквивалент и эквивалентная масса химического элемента и соединения.

2. Эквивалентная масса какого элемента равна 1?

3. Вычислите молярную массу эквивалента элемента, оксид которого содержит 22,2 % кислорода.

4. Чему равна молярная масса эквивалента ортофосфорной кислоты, если 1 моль Н₃РО₄ провзаимодействовал с 1 моль гидроксида калия?

5. Молярная масса эквивалента металла равна 56,2 г/моль. Вычислите массовую долю металла в его оксиде.

6. Какой объем кислорода (н.у.) потребуется для реакции с 15 г элемента, имеющего молярную массу эквивалента 3 г/моль?

Глава вторая.