Лаба 2 / 0421_Токарев_отчет_ЛР2

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. 0421		Токарев А.А.
Преподаватель		Васильев Б.В.

Санкт-Петербург

2020

Цель работы: определить молярную массу эквивалента металла методом вытеснения водорода из раствора кислоты; установить, какой это металл.

Основные теоретические положения

Эквивалент - реальная или условная частица, равноценная одному атому водорода в простых веществах и соединениях, а также одному иону водорода (H⁺) в кислотно-основных реакциях и одному электрону в окислительно-восстановительных процессах. То есть эквивалент – это реальная или условная частица, которая в кислотно-основных реакциях присоединяет (или отдает) один ион Н⁺ или ОН^–, в окислительно-восстановительных реакциях принимает (или отдает) один электрон, реагирует с одним атомом водорода или с одним эквивалентом другого вещества.

Молярная масса эквивалента - масса 1 моль (6.02  10²³) эквивалентов данного вещества. Единица измерения молярной массы эквивалента – г/моль эквивалентов. Исходя из понятия эквивалента она связана с молярной массой (M) следующим соотношением: M_Э = f_ЭM (например Э(H₂) = 1/2 H₂, следовательно M_Э(H₂) = 1 г/моль эквивалентов).

Закон эквивалентов - Закон эквивалентов относится к основным стехиометрическим законам химии, на которых основано атомномолекулярное учение: вещества взаимодействуют между собой равным числом эквивалентов. Закон эквивалентов описывается выражением:

m₁, m₂ - массы взаимодействующих веществ, г; а M_Э1, М_Э2 - молярные массы их эквивалентов, г/моль эквивалентов.

Схема установки:

Схема прибора для определения молярной массы эквивалента металла методом вытеснения водорода из раствора кислоты приведена на рисунке выше, где обозначены: 1  штатив для эвдиометра; 2  эвдиометр; 3  кристаллизатор; 4  газоотводная трубка; 5  штатив для пробирки; 6  пробирка.

Протокол наблюдений

Лабораторная работа № 2

«Определение молярной массы эквивалента металла»

Вариант: 14

Температура опыта – 24 °С

Атмосферное давление опыта – 755 мм рт. ст.

Навеска металла (m), г	Температура опыта (T1), К	Атмосферное давление опыта (pатм), Па	Парциальное давление водяного пара , Па	Объем выделившегося водорода (V1), л	Парциальное давление водорода Па
0,0218	297	100658	2983,2	0,0310	97674,8

Обработка результатов

1. Приведем объем выделившегося водорода к нормальным условиям (н. у.):

2. Рассчитаем молярную массу эквивалента металла, используя закон эквивалентов:

3. Определим молярную массу атомов металла:

z=1: Мат₁ = zM_Э = 1 * 8.8915 = 8.8915 г/моль

z=2: Мат₂ = zM_Э = 2 * 8.8915 = 17.7830 г/моль

z=3: Мат₃ = zM_Э = 3 * 8.8915 = 26.6745 г/моль

Предположим, что исходный металл – алюминий, М_эктеор = М_а(Al) / V(Al), где М_а – атомная масса, V – валентность.

М_эктеор = 26.9815 / 3 = 8.9938 г/моль

4. Вычислим абсолютную и относительную погрешности определения молярной массы эквивалента металла:

Абсолютная погрешность:

М_эктеор - М_экпр = 8.9938 – 8.8915 = 0.1023 г/моль

Относительная погрешность:

|М_эктеор - М_экпр| / М_эктеор * 100 % = 0.1023/8,9938 * 100% = 1.14%

5. Приведем уравнения окислительно-восстановительной реакции:

2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂↑

2Al + 6H⁺ + 6Cl^- → 2Al³⁺ + 6Cl^- + 3H₂↑

2Al + 6H⁺ → 2Al³⁺ + 3H₂↑

2Al⁰ – 6e^- → 2Al⁺³ – окисление

6H⁺ + 6e^- → 6H⁰ – восстановление

Выводы:

В проведенной работе был исследован метод определения молярной массы эквивалента металла методом вытеснения водорода из раствора кислоты. С помощью закона эквивалентов была установлена расчетная молярная масса эквивалента металла. С помощью таблицы Менделеева(атомная масса и валентность) и ряда активности металлов(отбросили все щелочные металлы и выбирали из металловЮ которые стоят в ряду активности до водорода) был установлен исследуемый металл – алюминий. Расчетная молярная масса эквивалента алюминия была определена с абсолютной погрешностью в 0.1023 г/моль и с относительной погрешностью в 1.14%. Погрешность связана с неидеальными условиями проведения опыта (потери при округлении данных, потери за счет нагревания окружающей среды).