Лабораторная работа №1 Определение молярной массы эквивалентов простого вещества.
Цель работы: определение молярной массы эквивалентов алюминия методом вытеснения водорода из кислоты.
Приборы и реактивы: алюминиевая фольга, 10%-й раствор HCl, вода, мерная пробирка, спиртовка, линейка, прибор для определения объема газа.
В данной работе для определения молярной массы эквивалентов алюминия проводится следующая реакция:
2Al + 6НСl = 2AlCl3 + 3H2 ↑ (44)
Экспериментально определяется объем вытесненного из кислоты водорода V(H2), и по закону эквивалентов рассчитывается Мэк(Al).
Реакция алюминия с хлороводородной кислотой проводится в приборе, изображенном на рис. 1.
1 – бюретка, заполненная водой и служащая для сбора вытесненного из кислоты водорода;
2 – пробирка, в которой проводится реакция;
3 – воронка, служащая уравнительным сосудом;
4 – металлический штатив.
Рис.1 Прибор для определения объема газа.
Последовательность выполнения эксперимента.
1. Проверьте герметичность прибора, т.к. от этого зависит точность результатов. Для этого необходимо присоединить реакционную пробирку 2 к бюретке 1, снять воронку 3 с держателя и опустить ее на 15-20 см.(рис.2а) Если уровень воды в бюретке сначала немного снижается, а затем остается постоянным, прибор герметичен. Если уровень воды при опускании уравнительной воронки будет стремиться выровнятся с уровнем воды в бюретке, прибор негерметичен. В этом случае необходимо устранить причину негерметичности или заменить прибор.
Рис.2. а)проверка прибора на герметичность; б)снятие показания прибора.
2. Верните уравнительную воронку в держатель.
3. Отсоедините реакционную пробирку 2 от прибора.
4. Проверьте уровень воды в бюретке. Если уровень воды в бюретке находится ниже деления 10 см3, то через уравнительную воронку заполните бюретку водой примерно до нулевого уровня, при этом положение уравнительной воронки на штативе должно быть таким, чтобы уровень жидкости находился в ее нижней части.
5. Измерьте площадь алюминиевой фольги.
6.Рассчитайте массу алюминиевой фольги, умножив ее площадь на массу 1 см2 данной фольги.
7. В реакционную пробирку 2, используя мерную пробирку, налейте 3 см3 10%-ой HCl и поместите туда же свернутую полоску алюминиевой фольги.
8. Присоедините пробирку с кислотой и алюминиевой фольгой к прибору.
9. Ещё раз проверьте герметичность прибора (см. п. 1).
10. Снимите показания бюретки V1 до проведения реакции.
Показания бюретки снимают в тот момент, когда давление в ней равно атмосферному. Для этого необходимо снять уравнительную воронку с держателя и поднести к бюретке так, чтобы уровни воды в бюретке и воронке сравнялись. Показания бюретки снимают по нижней точке мениска воды.
11. Верните уравнительную воронку в держатель.
12. Проведите реакцию взаимодействия Al с HCl, которая идет при нагревании. Пробирку 2 с реакционной смесью подогрейте на спиртовке. Реакция считается законченной, когда раствор в пробирке станет прозрачным.
13. Охладите пробирку до комнатной температуры, погрузив ее в стакан с водопроводной водой. Уровень воды в бюретке должен перестать подниматься.
14. Приведите давление в бюретке к атмосферному, что достигается при совмещении уровней воды в бюретке и уравнительной воронке (см. п. 10, рис.2б).
15. Снимите второе показание бюретки V2.
16. Рассчитайте объем вытесненного из кислоты водорода, который будет равен разности показаний бюретки
V(H2) = V2 - V1.
17. Рассчитайте парциальное давление водорода в бюретке, используя закон Дальтона, т.е. общее давление в бюретке представляет собой сумму парциальных давлений водорода р(Н2) и водяных паров p(Н2О) и равно p(атм.).
p(атм.) = p(Н2) + p(Н2О)
Отсюда
p(Н2) = p(атм.) – p(Н2О)
Давление паров воды при комнатной температуре находят по таблице 7.
Таблица 7. Зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры.
|
t, oC |
p(H2O) мм рт. ст. |
|
t, oC |
p(H2O) мм рт. ст. |
|
10 |
9,2 |
|
19 |
16,5 |
|
11 |
9,8 |
|
20 |
17,5 |
|
12 |
10,5 |
|
21 |
18,6 |
|
13 |
11,2 |
|
22 |
19,8 |
|
14 |
12,0 |
|
23 |
21,1 |
|
15 |
12,8 |
|
24 |
22,4 |
|
16 |
13,6 |
|
25 |
23,7 |
|
17 |
14,5 |
|
26 |
25,2 |
|
18 |
15,5 |
|
|
|