Экспериментальная часть

Необходимое оборудование: установка для определения молярной массы эквивалента металла (эксикатор, воронка, бюретка объемом 100 мл, тигель Гуча, металлический штатив с лапками, склянка Тищенко, водоструйный насос); барометр; термометр; технические электронные весы; часовое стекло; секундамер; пинцет.

Необходимые реактивы: металлический образец (Zn, Mg, Al или Fe); раствор серной кислоты (10 – 30%) или щелочи (1-5%)

Методика выполнения работы

Металлический образец зачищают наждачной бумагой, промывают дистиллированной водой и обезжиривают в ацетоне.

Затем сухой образец взвешивают на электронных технических весах с точностью 0,01 г. Массу образца (m₁) записывают в табл. 2.1.

Рис. 2.1. Прибор для определения эквивалента металла по объему выделяющегося водорода: 1 – эксикатор с раствором кислоты; 2 – образец; 3 – тигель Гуча; 4 – воронка; 5–мерная бюретка.

Определение объема выделившегося водорода осуществляют с помощью установки, изображенной на рис. 2.1. Обезжиренный и взвешенный образец (2) помещают пинцетом на перевернутый тигель Гуча (3), поставленный в эксикатор (1). Образец накрывают широкой стеклянной воронкой (4), соединенной с бюреткой (5). Бюретку закрепляют на штативе. Носик бюретки соединяют с предохранительной склянкой Тищенко и далее с водоструйным насосом. Собрав установку, заливают в эксикатор кислоту и водоструйным насосом засасывают раствор кислоты до верха бюретки, после чего закрывают кран бюретки. Отмечают начальное значение уровня кислоты в бюретке по нижнему краю мениска с точностью 0,01 мл и занесите его в табл. 2.1.

Опыт считается законченным, когда объем выделившегося газа займет не менее 1/2 рабочего объема бюретки, что позволит с достаточной точностью определить объем водорода и массу растворившегося металла (m). Последняя будет определяться как разность между массой металлического образца до и после опыта.

По окончании опыта, определяют конечное положение уровня кислоты в бюретке с точностью 0,01 мл и записывают результат в табл. 2.1. Далее прибор разбирают, образец извлекают из кислоты, промывают в воде, очищают, высушивают спиртом и повторно взвешивают (m₂). Затем по разности уровней кислоты до и после опыта рассчитывают общий объем выделившегося водорода, , а по разности (m₁ – m₂) – массу растворившегося металла (m). Данные записывают в таблицу. В ту же таблицу вносят значения температуры, при которой проводится опыт (температура помещения) и атмосферного давления (по показанию барометра).

Напишите уравнение реакции взаимодействия металла с серной кислотой. По данным эксперимента определите молярную массу эквивалентов металла и его молярную массу. Определите фактор эквивалентности. Сравните с табличным значением. Обсудите причины расхождений. Укажите те операции эксперимента, которые вносят наибольшие погрешности в значение молярной массы эквивалента металла, и предложите способы их снижения.

Желательно провести опыт еще 2 раза и рассчитать среднее значение молярной массы эквивалента металла. На основе результатов экспериментов, полученных другими студентами, рассчитайте среднее значение молярной массы эквивалентов металла.

Таблица 2.1

Данные опыта
Масса металла до опыта, m1, г
Масса металла после опыта, m2, г
Масса растворившегося металла, m, г
Начальный уровень кислоты в бюретке, мл
Конечный уровень кислоты в бюретке, мл
Объем выделившегося водорода, , мл (л)
Температура опыта, Т, K
Атмосферное давление, р, атм.
Молярный объем газа при условиях эксперимента, , л/моль
Число молей эквивалентов водорода и металла
Молярная масса эквивалента металла, Мэкв(Ме), г/моль
Молярная масса металла, М(Ме), г/моль
Фактор эквивалентности металла, fэкв
Справочное значение молярная массы металла, М(Ме), г/моль
Справочное значение молярная массы эквивалентов металла, Мэкв(Ме), г/моль