Лабораторная работа 1

НАХОЖДЕНИЕ ЭКВИВАЛЕНТА ВЕЩЕСТВА

Цель работы – ознакомление с понятием эквивалент вещества и методикой расчета молярной массы эквивалентов по закону эквивалентов.

1.ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Эквивалент – это реальная или условная частица вещества, которая может замещать, присоединять или выделять один ион водорода в кислотно-основных реакциях (или один электрон в окислительно-восстановительных реакциях). Единицей количества эквивалентов является моль. Моль эквивалентов – это количество вещества, содержащего 6,0210²³ эквивалентов. Масса моль эквивалентов называется молярной массой эквивалентов (М_Э) и выражается в г/моль.

Для расчета молярной массы эквивалента можно использовать формулы:

1 ) для элемента

где М_А – молярная масса атомов данного элемента; В - валентность атома

2 ) для сложного вещества

где М – молярная масса данного элемента; В - валентность функциональной группы; n – число функциональных групп в молекуле.

Для кислот функциональной группой является ион водорода, для оснований – гидроксид-ион, для солей – ион металла. Например,

Эквивалент может быть равен единице или быть меньше единицы.

Используя определение молярной массы эквивалента, можно сформулировать закон эквивалентов: массы участвующих в реакции веществ пропорциональны молярным массам их эквивалентов.

2. Экспериментальная часть

Приборы и реактивы: прибор для измерения объема водорода, кислота соляная (W = 20%), цинк гранулированный.

Сущность опыта заключается в определении объема водорода, выделившегося при взаимодействии цинка с кислотой и расчете эквивалентной массы цинка по закону эквивалентов.

Описание работы:

Определение эквивалентной массы цинка по объему вытесненного водорода осуществляется на лабораторной установке (рис.1).

Установка состоит из двух бюреток: рабочей измерительной Б₁ и уравнительной Б₂, соединенных резиновой трубкой Т и заполненных подкрашенной водой. К рабочей бюретке при помощи газоотводной трубки Г присоединена пробирка П.

Перед началом выполнения опыта необходимо проверить герметичность установки. Для этого пробирку плотно надеть на пробку газоотводной трубки, после чего уравнительную бюретку поднять или опустить на 15-20 см, закрепить ее в этом положении лапками штатива и наблюдать в течение 1-2 минут за положением в ней уровня жидкости. Если за это время уровень воды не изменится, это будет означать, что прибор герметичен, и можно приступать к выполнению работы.

Для удобства отсчета объема выделившегося водорода перед началом работы жидкость в измерительной бюретке установить на нулевую отметку (по нижнему мениску).

В пробирку П налить 5-6 мл 20% -ой соляной или серной кислоты, опустить в пробирку навеску металла и быстро надеть пробирку на пробку с газоотводной трубкой, не нарушая герметичности прибора.

2HCl+Zn=ZnCl₂+H₂↑

Когда весь металл растворится и прекратится выделение водорода, дать пробирке остыть 1-2 минуты, и не снимая пробирки, привести положение жидкости в измерительной и уравнительной бюретке к одному уровню, для чего уравнительную бюретку опустить вниз. Отметить объем выделившегося водорода в мл в измерительной бюретке от нулевой отметки до уровня жидкости (по нижнему мениску).

Рис.1.Лабораторная установка для определения эквивалентной массы металла.

Опытные данные

1.Навеска металла m, кг

2.Объем выделившегося водорода V, л

3.Температура t, С

4.Абсолютная температураТ, К

5.Атмосферное давлениеР, кПа

6.Давление насыщенного водяного пара при данной температуре (Р_Н2O), кПа (см. таблицу 1).

7.Парциальное давление водорода,Р_Н2 =Р-Р_Н2О, кПа

Расчет эквивалентной массы

1.Привести объем выделившегося водорода V к нормальным условиям V_o, применив уравнение объединенного газового закона:

; ,

Где, Т_О- абсолютная температура, 273 К

Р_О- давление при нормальных условиях, 101325 Па.

2.По закону эквивалентов рассчитать эквивалентную массу металла Э.

; ,

Где М_э- эквивалентная масса металла, кг/моль

m –масса навески металла, кг

V_эо- эквивалентный объем водорода, л

V_о – объем водорода, приведенный к нормальным условиям, л

3.Рассчитать относительную погрешность опыта:

относительная погрешность ,

где Э_теор.- теоретическое значение эквивалентной массы металла,

М_э теор.=М_А/В.

М_А-атомная масса металла

В – валентность металла.

Таблица 1

Давление насыщенного водяного пара.

Температура,С	18	19	20	21	22	23	24
Давление пара, кПа	2,06	2,20	2,37	2,48	2,64	2,80	2,98

Таблица 1

А) Обработка результатов.

1. Навеска металла m, г______________________________________

2. Уровень воды в бюретке:

До опыта , V₁, мл_________________________________________

После опыта V₂, мл_______________________________________

3. Объем выделившегося водорода V_H , мл_____________________

4. Объем водорода при нормальных условиях (н. у.) V₀, мл________

5. Температура опыта Т = 273 + t, К ____________________________

6. Барометрическое давление Р, мм рт. ст._______________________

7. Давление насыщенного пара h, мм рт. ст.

при температуре опыта _____________________________________

8. Экспериментальная эквивалентная масса металла, Э_эксп., г/моль ___

9. Теоретическая эквивалентная масса металла, Э_теор., г/моль _______

10. Относительная ошибка Е, % ___________________________

Б) Практическое решение.

Вывод:

(В выводах сравните полученные результат эквивалентной и атомной

масс металла с теоретическими, найденными по табл. Д.И. Менделеева).