Закон эквивалентов

Химические элементы соединяются друг с другом в строго определенных количествах, соответствующих их эквивалентам.

Лабораторная работа № 1 определение эквивалентной и мольной массы металла

Цель работы: Приобретение навыков экспериментального определения эквивалентной и мольной массы металла по объему вытесненного водорода.

В основе работы лежит способность некоторых активных металлов вытеснять водород из растворов кислот (HCl, H₂SO₄) по реакции

2 Me + 2n H⁺ = 2 Meⁿ⁺ + n H₂,

где Me = Mg, Al, Zn, Fe и другие.

И

змерив объем водорода, вытесненного из кислоты металлом заданной массы, и применив закон эквивалентов, можно определить эквивалентную массу, а затем и мольную массу металла.

Объем выделившегося в результате реакции водорода можно определить при помощи установки, изображенной на рис. 2.1. Установка состоит из бюретки 1 и химической воронки 2, соединенных каучуковой трубкой 3 и представляющих собой сообщающиеся сосуды, закрепленные на штативе 4. К бюретке присоединена пробирка 5.

Расположите воронку на штативе 4 таким образом, чтобы уровень воды в бюретке находился на нулевой отметке (или на 0,1-0,5 мл ниже), а сама воронка была заполнена водой примерно наполовину.

П

Рис. 2.1. Установка для

определения эквивалентной массы металла по водороду

еред началом работы убедитесь в герметичности установки. Для этого, проверив, плотно ли закрыты отверстия 6 и 7, поднимите воронку на 10-15 см, закрепите ее в этом положении и наблюдайте в течение 1-2 минут за уровнем воды в бюретке. Если уровень воды за это время не меняется, значит, герметичность соединений обеспечена, и можно приступать к работе.

Получите навеску металла (m≈ 0,03-0,05 г) у преподавателя. По нижнему краю мениска замерьте уровень воды (V₁) в бюретке 1. Держа пробирку в наклонном положении, осторожно поместите в нее навеску металла так, чтобы после присоединения пробирки к установке металл находился ниже пробки, но не касался кислоты. Вновь проверьте герметичность установки, чтобы исключить потери выделившегося в результате реакции водорода. Затем установите пробирку вертикально, чтобы весь металл упал в кислоту.

После окончания реакции дайте пробирке охладиться (2-4 мин) и, перемещая воронку по штативу, установите одинаковый уровень воды в бюретке и воронке. Замерьте уровень воды в бюретке (V₂). Разность двух значений уровня воды в бюретке, до и после реакции металла с кислотой, дает объем выделившегося водорода V = V₂  V₁.

В лабораторном журнале вычертите таблицу 1, в которую внесите полученные данные. Туда же запишите показания термометра и барометра во время опыта.

Необходимо учесть, что водород, собранный над водой в бюретке, содержит водяной пар. Поэтому общее давление в бюретке (Р_атм), равное атмосферному, складывается из парциальных давлений газообразного водорода Р(Н₂) и насыщенного водяного пара Р(Н₂O): Р_атм = Р(Н₂) + Р(Н₂O).

Тогда Р(Н₂) = Р_атм  Р(Н₂O)_.

Давление водяного пара при температуре эксперимента определите из табличных данных (табл. 2.).