ЛР БТС / 0501_ЛР2-отсчет_Конунников
.pdf
МИНОБРНАУКИ РОССИИ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА) Кафедра физической химии
ОТЧЕТ по лабораторной работе №2
по дисциплине «Химия» Тема: Определение молярной массы эквивалента металла
Студент гр. 0501 |
|
Конунников Г.А. |
|
Преподаватель |
|
|
Рахимова О.В. |
Санкт-Петербург
2020
2
Цели работы: определить молярную массу эквивалента металла методом вытеснения водорода из раствора кислоты; установить, какой это металл.
Схема прибора для определения молярной массы эквивалента металла методом вытеснения водорода из раствора кислоты приведена на рисунке 1, где обозначены: 1 − штатив для эвдиометра; 2 − эвдиометр; 3 − кристаллизатор; 4 −
газоотводная трубка; 5 − штатив для пробирки; 6 − пробирка.
Рисунок 1 − Схема прибора для определения молярной массы эквивалента металла методом вытеснения водорода из раствора кислоты.
Основные теоретические положения
Эквивалент – реальная частица (атом, молекула, ион) или условная частица (доля атома, молекулы, иона), равноценная одному иону водорода − Н+
в кислотно-основных реакциях или одному электрону е- в окислительно-
восстановительных реакциях. Обозначается Э (вещество).
Молярная масса эквивалента вещества – масса 1 моль (6 ∙ 1022)
эквивалентов данного вещества. Обозначается Мэк (вещество). Выражается в граммах на моль [г/моль].
Для окислительно-восстановительной реакции, идущей в работе, закон эквивалентов можно записать как:
m1 |
|
V2 |
|
M |
ЭК 1 |
V |
|
|
|
ЭК 2 |
|
3
где m1 и Мэк1 масса и молярная масса вещества 1; V2 и Vэк2 объем и молярный объем эквивалентов газообразного вещества 2.
Молярная масса эквивалента металла-восстановителя имеет вид:
М ЭК М ат zЭК 2
где Мат молярная масса атомов металла, г/моль; z – число электронов,
отданных атомом металла в ходе окислительно-восстановительной реакции. Ме0 ze- → МеZ
4
Протокол наблюдений
Лабораторная работа № 2 «Определение молярной массы эквивалента металла»
|
|
|
|
|
Вариант: 08 |
|
Температура опыта – 22 °С |
|
|
|
|||
Атмосферное давление опыта – 747 мм рт. ст. |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
Навеска |
|
Атмосферное |
Парциальное |
Объем |
|
|
Температура |
давление |
выделившегося |
Парциальное |
|||
металла |
давление |
|||||
опыта |
водяного |
водорода |
давление водорода |
|||
(m), |
опыта |
|||||
(T1), К |
пара |
(V1), |
( p1 pатм pH2O ), Па |
|||
г |
(pатм), Па |
|||||
|
( pH2O ) , Па |
л |
|
|||
|
|
|
|
|||
0.0230 |
295 |
99591.81 |
2650 |
0.0330 |
96941.81 |
|
|
|
|
|
Обработка результатов |
|
||||
1. Приведем объем |
выделившегося водорода к нормальным |
условиям |
|||||||
(н. у.) по формуле (1): |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
V |
p1V1T0 |
, |
|
(1) |
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
0 |
|
T1 p0 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||
V |
96941.81 0.033 273 |
0.029 л |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||
0 |
|
295 101325 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
2. Рассчитаем молярную массу эквивалента металла, используя закон |
|||||||||
эквивалентов по формуле (2): |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
MЭ |
mVЭ (H2 ) |
, |
(2) |
||
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
V0 |
|
||
М Э |
0.023 11.2 |
8.883 г / моль |
|
|
|
|
|||
0.029 |
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3. Определяем молярную массу атомов металла по формуле (3): |
|
||||||||
|
|
|
|
Мат = zМЭ, |
(3) |
||||
z=1: |
Мат1 = 1∙8.883 = 8.883 г/моль |
|
|||||||
z=2: |
Мат2 = 2∙0.089 = 17,766 г/моль |
|
|||||||
z=3: |
Мат3 = 3∙0.089 = 26,649 г/моль |
|
|||||||
5
Из расчетов следует, что неизвестный металл – это алюминий (Al) –
элемент третьей группы, будет отдавать 3 электрона.
4. Вычислим абсолютную и относительную погрешности определения молярной массы эквивалента металла по формуле (4) и (5):
|
|
|
|
|
|
|
МЭКтеор – МЭКпр, |
|
(4) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
М ЭКтеор М ЭКпр |
|
100 |
, |
(5) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
М ЭКтеор |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
МЭКтеор – МЭКпр = 26.092 – 26.649 = 0,557 г/моль |
|
||||||||||||
|
М ЭКтеор М ЭКпр |
|
100 |
|
|
26.092 26.649 |
|
100 2.09% |
|
||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
М ЭКтеор |
|
|
26.649 |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
5. Приведем уравнение окислительно-восстановительной реакции:
2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑
6H+ + 6Cl- + 2Al → 2Al+3 + 6Cl- + 3H2↑ 6H+ + 2Al → 2Al+3 + 3H2↑
Al – алюминий; HCl – соляная кислота; AlCl3 – хлорид алюминия; H2 – молекулярный водород.
2H+ + 2e- → H2 (восстановление) Al - 3e- → Al+3 (окисление)
H – окислитель; Al – восстановитель.
Выводы: В ходе работы, была определена молярная масса эквивалента
металла методом вытеснения водорода из раствора кислоты. Из расчетов
следует, что неизвестный металл – это алюминий (Al) по молярной массе z = 3,
элемент третьей группы, который отдает 3 электрона.
Была определена абсолютная (0,557 г/моль) и относительная (2,09%)
погрешности эксперимента. Главным образом это обусловлено недостаточным вниманием экспериментатора, резкими неучтёнными изменениями условий
эксперимента или неисправностями средств измерения.