Определение эквивалентной массы металла

Федеральное агентство по образованию 

Санкт-Петербургский  государственный электротехнический университет «ЛЭТИ» им. В.И Ульянова (Ленина) 

 

 

  

 

 

 

Кафедра физической химии

Отчет по лабораторной работе № 2

Определение эквивалентной массы  металла  

 

 

 

 

 

 

 

             Преподаватель: Рубцов Э.Р.

Студент: Сомов Е.А

                                                 Группа: 3583 

 

 

  

 

 

 

 

 

 

2013

Санкт-Петербург

 
 
Введение

 

 

Цель работы: определение металла методом вытеснения водорода из раствора кислоты и его массы.

Основные теоретические  положения: эквивалентом вещества называется такое его количество, которое соединяется с одним молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях. Эквивалентной массой называется масса одного эквивалента вещества.

Формулы для вычисления, перечень символов: Согласно закону эквивалентов массы, вступающие в реакцию веществ, пропорциональны эквивалентам этих веществ:

 

, где М1 и М2 – массы реагирующих веществ, кг; Э1 и Э2 – их эквиваленты.

Эквивалентная масса элемента:

 

Э=A/n , где А – масса одного моля атомов элемента;

                       n – его валентность. 
, где p_H2- парциальное давление водорода, V_T – объем полученного водорода ,V₀ – объем выделившегося водорода при нормальных условиях ( T= 273 K, p = 101325 Па)

 

Методика эксперимента

 

1. Получили навеску опилок металла у преподавателя.
2. Перед началом опыта проверили сосуд на герметичность.
3. Подготовили эвдиометр для собирания водорода. Заполнили его до краев водой (с помощью крана), зажали открытый конец пальцем и, перевернув, погрузили в чашку с водой.
4. С помощью мерного цилиндра отмерили 5 мл раствора HCl (Соляной кислоты) в объемном соотношении I:I, влили ее через воронку в пробирку так, чтобы не замочить стенки изнутри. Держа пробирку под углом 45 градусов, поместили внутрь на сухую стенку навеску опилок металла в папирусной бумаге, закрыли пробирку пробкой с газоотводной трубкой и подвели её под водой внутрь эвдиометра.
5. Повернули пробирку в вертикальное положение (навеска металла при этом упала в кислоту) после начали встряхивать пробирку для увеличения скорости выполнения эксперимента. После окончания химической реакции (прекращение выделения пузырьков газа) замерили объём вытесненной воды и закончили эксперимент.

Ход работы

 

     Экспериментальные результаты:

		Условия опыта
Навеска металла mMe, кг	Температура Т, К		Атмосферное давление Р, Па	Парциальное давление водяного пара h, Па		Объем водорода Vt, м3	Парциальное давление водорода РН2= Р-h, Па
84*10-6	295		101707,9	2643,3		31,7· 10-6	99064,6

 

1.Атмосферное давление зафиксировали по показаниям, данным нам педагогом:

 

1 мм рт. ст. = 1, 333 · 10² Па

763 мм рт. ст. = 1001707,9 Па

 

2.Комнатную температуру зафиксировали по показаниям, данным нам педагогом:

t= 22 ºС =295 K

 

3.Значение парциального давления водяных паров h при температуре комнаты нашли по таблице:

 

h = 2643, 3 Па

 

4.Объем полученного водорода V₀ = (31, 7*10^-6 м³*99064,6Па*273K)/ (101325Па*295K)  = 28,68 * 10^-6 м³

; 

V₀ – объем выделившегося водорода при нормальных условиях (Т₀ = 273 К, Р₀ = 101325 Па), м³

Р_Н2 – парциальное давление водорода, Па;

Т – температура опыта.

 

5.Используя закон эквивалентов, рассчитали эквивалентную массу металла:

 

 

Эквивалентная  масса  металла Э_ме = (84*10^-6 кг * 0,0112 м³/ моль) /(28,68*10^-6 м³) = 0,03280 кг/моль = 32,8 г/моль

m_Me – навеска металла, кг;

Э_H2 = 0,0112 л/ моль – эквивалентный объем водорода при нормальных условиях, м³/моль.

 

6.Вычислим по соотношению Э = А/n теоретическую эквивалентную массу металла Э_т  для возможных металлов

 

Э_т (Mg) = 24/2 = 12 г/моль

Э_т   (Al) =  26/3=    8,66  г/моль

Э_т (Zn) = 65/2 =  32,2 г/моль

7.Сравнив значение Э_ме из пункта 5 и 6 , мы с уверенностью можем сделать вывод, что данный металл – Zn (Цинк)

 

 

8.Вычислим абсолютную и относительную погрешности в определении эквивалентной массы металла в процентах:

 

 

    9.Уравнение химической реакции в молекулярном и ионном виде:

     М. Уравнение:

     И. Уравнение:

 

 

Схема установки:

 

Рис 1. Схема установки: 1 – штатив; 2 – чашка с водой; 3 – эвдиометр; 4 – пробирка с газоотводной трубкой; 5 – деревянный штатив.

 

 

 

Вывод: В результате работы был исследован способ определения металла, который находится методом вытеснения водорода из раствора кислоты.