Кафедра Определение эквивалентной
Лабораторная работа №1 инженерной массы металла по объему экологии выделенного водорода

Цель работы: ознакомиться с методикой определения и расчета молярной массы эквивалента металлов.

Оборудование и материалы: штатив, две бюретки на 50 [pic], пробирка с газоотводной трубкой, термометр, барометр, аналитические весы и разновес, навеска металла около 0,01 г, 2,5М раствор HCl.

Методика выполнения работы.

По объему вытесненного водорода можно определить молярные массы эквивалентов активных металлов (магния, алюминия, цинка и т.д.), способных вытеснять водород из разбавленных кислот.

Прибор для определения молярной массы эквивалента металлов, изображенный на рисунке, состоит из:

1. Двух бюреток на 50 [pic], соединенных резиновой трубкой;

2. Реакционной пробирки;

3. Газоотводной трубки;

4. Штатива.

Перед началом работы испытывают прибор на герметичность. Для этого соединяют верхний конец правой бюретки с пробиркой, опускают левую бюретку на 15-20 см, и наблюдают 3-5 мин. За положением уровня воды в ней. Если прибор герметичен, то уровень воды в бюретке за это время не изменится. При понижении уровня нужно исправить дефект в приборе.

После этого наливаем в пробирку 4,5 [pic] 2,5М раствора хлористо- водородной кислоты, 5 капель раствора [pic] катализатора. Папиросную бумагу с навеской металла смачивают каплей воды и приклеивают к внутренней стенке пробирки над кислотой. Пробирку с кислотой и металлом плотно присоединяют к прибору; бюретки устанавливаем так, чтобы уровни воды в них были одинаковы.

Записываем показания бюретки до опыта. Затем встряхиваем пробирку, и металл попадает в кислоту. Тотчас начинается выделение водорода и вода вытесняется из правой бюретки в левую. Левую бюретку при этом надо опускать и во время опыта держать воду на одном уровне, чтобы давление газа внутри прибора было все время близко к атмосферному.

Пока идет реакция, мы записываем показания барометра и термометра; по таблице определяем давление насыщенных паров воды.

Когда весь металл растворился, прекратится понижение уровня воды в бюретке. Окончательно точный отчет показаний бюретки производится после охлаждения прибора до комнатной температуры (через 10-15 мин.)

Результаты измерений записываем в форме:
Масса металла, [pic] = , [pic].
Показания бюретки до проведения реакции, [pic] = , [pic]
Показания бюретки после реакции, [pic] = , [pic]
Объем выделившегося водорода, [pic]= [pic]- [pic] = =

, [pic]
Температура окружающей среды [pic] = ,[pic] [pic] =
, [pic]
Атмосферное давление [pic] , [pic]
Давление насыщенных паров воды [pic] , [pic]
Парциальное давление водорода [pic] =

, [pic]

Объем выделившегося водорода приводим к нормальным условиям на основе уравнения состояния идеального газа, объединяющего законы Бойля-Мариотта и
Гей-Люссака:

[pic] , где [pic] - нормальное давление, равное 101,325 кПа; [pic] - объем газа при нормальных условиях, [pic]; [pic]; [pic]- парциальное давление сухого водорода; [pic]- объем газа в условиях опыта; [pic]- температура опыта по абсолютной шкале температур.

Таким образом, объем водорода, приведенного к нормальным условиям определяется по уравнению [pic] , [pic]=

= [pic]
[pic] , [pic]= =
[pic], где [pic]- масса металла; [pic]- объем газа, приведенный к нормальным условиям; [pic] - молярный объем эквивалента газа.
Молярный объем эквивалента водорода, составляющий [pic] объема его моля, занимает при нормальных условиях [pic].

Давление насыщенного водяного пара в равновесии с водой.
|[pic], [pic] |[pic], [pic] |[pic], [pic] |[pic], [pic] |
|15 |1705 |21 |2486 |
|16 |1817 |22 |2643 |
|17 |1937 |23 |2810 |
|18 |2064 |24 |2983 |
|19 |2197 |25 |3167 |
|20 |2338 |26 |3361 |

Затем мы вычисляем теоретическую величину молярной массы эквивалента металла и находим относительную ошибку определения:

[pic] [pic][pic] [pic]