Данные опыта и результаты расчетов
Выполнение работы
Один из методов определения молярной массы эквивалентов металла основан на реакции растворения металла в избытке кислоты и измерении объема выделившегося водорода. По объему водорода вычисляют его массу, а затем молярную массу эквивалентов металла.
Определение молярной массы эквивалентов металла производится в приборе, изображенном на рисунке. Прибор состоит из трех частей: колбы А, двугорлой склянки Вульфа Б и приемника В. Отверстия двугорлой склянки закрываются резиновыми пробками, через которые проходят стеклянные трубки: короткая, оканчивающаяся сразу под пробкой, и длинная, доходящая почти до дна склянки. Короткая стеклянная трубка соединяется резиновой трубкой с колбой А, а длинная - со стеклянной трубкой Г, опущенной в приемник В.
 |
Работу следует выполнять в следующем порядке. Наполните водой двугорлую склянку. В колбу налейте 10-15 мл соляной кислоты. Закрепите колбу в горизонтальном положении. Получите у преподавателя навеску цинка и поместите ее в сухое горло колбы. Закройте колбу резиновой пробкой и проверьте герметичность прибора. Для этого откройте зажим Д и вдуйте воздух в прибор через стеклянную трубку Г. В приборе создается избыточное давление, вследствие чего вода из трубки Г вытекает. Когда давление внутри прибора станет равным атмосферному, вода из трубки перестанет течь. Закройте зажим Д. Если вода из трубки Г не уходит, прибор герметичен. Воду из приемника вылейте и поставьте его под трубку Г.
Наклоните колбу так, чтобы навеска цинка упала в кислоту, и откройте зажим. Водород, выделившийся при взаимодействии металла с кислотой, вытесняет воду из склянки Б в приемник В. Когда весь металл растворится, дайте прибору остыть, не закрывая зажима. Осторожно выньте из приемника трубку Г (следите, чтобы из нее не вылилась вода), измерьте мерным цилиндром объем воды в приемнике. Этот объем равен объему водорода, выделившегося при взаимодействии металла с кислотой. Запишите показания барометра и термометра. Исходные данные и результаты расчетов занесите в табл. 1.
Таблица 1
Данные опыта и результаты расчетов
| Масса цинка m(Zn), г. | Объем выделившегося водорода V , л | Условия опыта | Масса водорода m (H2), г. | Молярная масса эквивалентов цинка | |||
| Температура Т, К | давление атмосф. Р1, кПа | давление водяного пара Р2, кПа | практи- ческая МЭ,пр.(Zn), г/моль | теорети- ческая МЭ,т. (Zn), г/моль | |||
| 0,19 | 0,078 | 96,16 | 2,642 | 0,006 | 31,67 | 32,685 |
1.2 Вычисления
 |
1. Вычислите массу выделившегося объема водорода, пользуясь уравнением Менделеева-Клапейрона:
где P - парциальное давление водорода; V - объем выделившегося водорода; m - масса водорода; M - молярная масса водорода; Т - температура опыта; R - универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/моль·К.
В нашем опыте водород собирается над водой и потому содержит водяной пар. Общее давление газа в приборе равно атмосферному, а складывается оно из парциальных давлений водорода и водяного пара. Для вычисления парциального давления водорода нужно из величины атмосферного давления вычесть величину давления насыщенного водяного пара при температуре опыта (табл.2). Р = Р1 - Р2.
Р = Р1 - Р2= 96,16 – 2,642= 93,518 93,52 (кПа)
2. По закону эквивалентов вычислим молярную массу эквиалентов цинка практическую Мэ.(Zn)пр: массы реагирующих веществ прямопропорциональны массам их эквивалентов
;
3. Рассчитайте теоретическую молярную массу эквивалентов цинка Мэ,(Zn)т.
4. Вычислите относительную ошибку опыта Е:
E = [(Mэ,т. - Mэ,пр.)/Mэ,т.)] 100 %.
Таблица 2