Определение молекулярной массы эквивалента металла.

Значение темы:знание методики расчета, связанной с законом эквивалентов, определением эквивалента, используется при расчетах концентрации растворов, массы и объема веществ, образующихся при реакциях обмена.

Цель:научиться вычислять молярную массу эквивалента вещества и определять ее опытным путем.

Определение молярной массы эквивалента металла методом вытеснения водорода проводится в газометрической установке, изображенной на рисунке 1.

Метод основан на измерении объема водорода, который выделяется из кислоты при действии на нее металла

Рис. 1. Газометрическая измерительная установка.

Методика определения:

В колбу (1) через воронку налейте 10 мл кислоты. Закрепите колбу в горизонтальном положении. На сухое горлышко колбы положите навеску металла (магния или цинка), предварительно записав ее массу – m(Ме) в рабочий журнал. Плотно закройте колбу пробкой, соединенной трубкой (4) с бюреткой (2). Бюретка опущена в цилиндр (3) с водой.

1. Проверяем прибор на герметичность (по постоянству уровня воды в приподнятой на 10-15 см бюретке). Устанавливаем воду в бюретке и цилиндре на одинаковом уровне, записываем в журнале положение уровня до начала опыта (V₁).

2. Поворачиваем колбу (1) так, чтобы навеска металла попала в кислоту. Выделяющийся водород вытесняет воду из бюретки (2) в цилиндр (3).

3. После окончания реакции дайте прибору охладиться и приведите воду в бюретке (2) и цилиндре (3) к одинаковому уровню. Записываем положение уровня воды в бюретке (2) после реакции (V₂).

4. Записываем уравнение происходящего процесса.

5. Вычисляем теоретическое значение молярной массы эквивалента:

М_Э (Ме)^теор. = где z – валентность метала.

По полученным данным определяем:

1. Объем вытесненного водорода: , см³

2. Приводим объем газа (см³) к нормальным условиям (н.у.), пользуясь объединенным газовым законом: ,

где Р – атмосферное давление по барометру, кПа; Р₁ – давление водяных паров, кПа (табл. 1); Т⁰ – абсолютная температура, равная 273 К; Р⁰ – давление при н.у., равное 101,3 кПа; Т – комнатная температура, К

Таблица 1

Парциальное давление водяного пара в зависимости

от температуры воздуха

3. Рассчитываем практическое значение молярной массы эквивалента металла, используя закон эквивалентов:

а) по эквивалентному объему: , где = 11,2 дм³ = 11200 см³.

б) по массе водорода: , где , г

в) по среднему значению Мэ(Ме), найденного опытным путем:

, г/моль

4. Вычисляем погрешность определения:

а) абсолютную ошибку эксперимента: , г/моль

б) относительную ошибку эксперимента:

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3

Приготовление раствора заданной концентрации.

Значение темы: в практической деятельности провизор использует и готовит растворы различной концентрации, а также производит пересчет одного способа выражения концентрации в другой.

Цель:ознакомиться со способами количественного выражения состава растворов, методиками расчета, приготовления и определения их состава, научиться правильно обращаться с мерной посудой, рефрактометром, ареометром.

Опыт 1.

Приготовьте 250 мл 9,4% раствора хлорида натрия из 7,5% и 22,5% растворов той же соли. По таблице найдите значения относительных плотностей всех трех растворов и рассчитайте их объемы, необходимые для приготовления заданного раствора по правилу «креста».

Отмерив рассчитанные объемы растворов, слейте их и, тщательно перемешав, определите массовую долю полученного раствора рефрактометрическим методом.

Рефрактометр (ознакомьтесь с инструкцией к прибору) используется для измерения показателя преломления луча, проходящего через раствор. Прибор состоит из серии призм, главной из которых является рефрактометрическая (измерительная). Она находится в футляре. Сверху – горизонтально расположенная измерительная плоскость, на которую наносят 3-4 капли исследуемого раствора. Закрывают измерительную призму подвижной призмой, функция которой – пропускать пучок лучей через окошко. Поток лучей попадает на раствор, преломляется, проходит через серию призм и фокусируется на объективе.

Смотрим через окуляр, в поле зрения видим шкалу и две пересекающиеся линии (Рис.2.).

Рис. 2. Рефрактометрическое определение концентрации раствора.

Для растворов граничная линия (между тенью и светом) смещается. Левым винтом – тумблером выводим границу света – тени на точку пересечения и измеряем по шкале показатель преломления D. Затем по кривой на графике «D-ɷ» определяем концентрацию раствора (ɷ).

D – показатель преломления для дистиллированной воды, равен 1,333.

Опыт 2.

Приготовьте 250 мл раствора заданной концентрации из исходного раствора (вещества) и воды. Определите концентрацию полученного раствора с помощью ареометра. Ареометр – прибор для определения плотности раствора. А между плотностью раствора и концентрацией растворенного вещества существует непосредственная связь.

В цилиндр наливаем приготовленный раствор, осторожно опускаем в него ареометр (рис. 3).

1. Находят разность величин относительных плотностей и концентраций растворов по табличным данным 1,090 – 14%

1,076 – 12%

0,014 – 2%

2. Находят разность между величиной, определенной ареометром, и меньшей табличной 1,083 – 1,076 = 0,007

3. Составляют пропорцию: 0,014 – 2%

0,007 - Х%

4. Найденное число прибавляют к меньшей величине концентрации, взятой из таблицы: 12% + 1% = 13% - это отвечает концентрации исследуемого раствора.

Проведите расчеты с данными, полученными при испытании вашего раствора.

Таблица 2

Зависимость массовой доли ɷ растворенных веществ от плотности ρ раствора (Т=293 К)

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 4