Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Методические указания к проведению и оформлению
лабораторной работы №3
“Определение значения молярной массы эквивалента магния”.
Цель лабораторной работы №3: определение молярной массы эквивалента магния опытным путем - по объему водорода, вытесненному магнием из раствора кислоты.
Вводная часть.
Теоретическое значение молярной массы эквивалента магния можно рассчитать по формуле: Мэ(Mg)=fэ(Mg)*M(Mg) (1), где fэ – фактор эквивалентности магния, равный ½, M(Mg) – молярная масса магния, равная 24 г/моль. Следовательно,
Мэ(Mg)теор. = ½ * 24 = 12 г/моль.
Опытным (экспериментальным) путем это же значение можно получить с той или иной степенью точности, если определить объем водорода, выделившегося при реакции навески магния с избытком раствора кислоты.
Mg + H2SO4(избыток) → H2↑ + MgSO4
Зная навеску магния и объем водорода (выделившегося при н.у.), можно рассчитать Мэ(Mg)экспер.. Для этого следует воспользоваться законом эквивалентов, согласно которому массы или объемы реагирующих и образующихся веществ прямо пропорциональны их молярным массам эквивалентов или эквивалентным объемам, т.е.
m(Mg)/ Мэ(Mg)= V(H2)/Vэ(H2) (2)
Отсюда Мэ(Mg)экспер.= m(Mg)* Vэ(H2)/ V(H2) (3)
Экспериментальная часть.
Внимание! Работа выполняется обязательно двумя студентами.
1. Подготовка опыта. Для проведения опыта собирают прибор согласно рис.1, где: А - круглая плоскодонная колба на 250 мл, Б - круглая плоскодонная колба на 500 мл, В – химический стакан на 300 мл, Г – сифон из стеклянной и каучуковой
трубок, Д – зажим на сифоне, Е – соединительная трубка.2.22
Порядок выполнения работы.
С помощью мерного цилиндра или химического стаканчика приблизительно отмерить 20 - 25мл разбавленной серной кислоты и осторожно вылить в колбу А. Если капли кислоты попали на горловину колбы, то ее следует протереть с внутренней стороны кусочком фильтровальной бумаги.
Колбу Б (с сифоном) заполнить водопроводной водой значительно выше “плеч”, т.е. начала горловины колбы. Затем, удерживая колбу Б над раковиной в горизонтальном положении при открытом зажиме Д, сливать воду до тех пор, пока не будет вытеснен весь воздух из трубки сифона Г и вода не польется через нее струей. Тогда зажим можно закрыть. При этом надо следить за тем, чтобы уровень воды в колбе Б не понизился ниже “плеч”, и чтобы вода из трубки Г не скапывала, т.е. система (сифон) должна быть по возможности герметичной.
Мерным цилиндром точно (по нижнему мениску на уровне глаз) отмерить 50мл водопроводной воды, вылить ее в химический стакан В и погрузить в воду конец стеклянной трубки Г сифона.
Получить навеску магния (mMg) известной массы или взвесить на весах на листочке кальки 0,1г магния с точностью до 0,001г.
Один из студентов должен наклонить колбу А в горизонтальное положение так, чтобы серная кислота не попала на горловину колбы; осторожно поместить на горловину кусочек кальки с магниевой стружкой, не допуская преждевременного попадания магния в кислоту; с большой предосторожностью (чтобы не разбить колбу) “ввинчивающими” движениями закрыть колбу А резиновой пробкой с газоотводной трубкой Е, продолжая держать ее в горизонтальном положении.
Второй студент удерживает руками от падения сифон Б (т.к. вся система - прибор – очень неустойчива) и готовится открыть зажим Д в тот самый момент, когда начнется реакция в колбе А.
Проведение опыта.
Два студента должны работать синхронно. Один ставит колбу А вертикально на рабочий стол (при этом калька с магнием падает в кислоту и начинается бурная реакция с выделением водорода), а другой студент в тот же момент открывает зажим Д (для свободного слива воды, вытесняемой выделяющимся газом) и оставляет его открытым. Необходимо проследить, чтобы с кислотой прореагировал весь магний, находившийся в колбе А. С этой целью можно осторожно ополоснуть кислотой прилипшие к стенкам колбы стружки магния, удерживая от опрокидывания весь прибор.
По окончании реакции следует уравнять давление внутри прибора с атмосферным давлением. Для этого химический стакан В, с находящейся в нем водой, надо придвинуть к колбе Б и поднять (или опустить) его так, чтобы уровни воды в колбе и стакане сравнялись. Закрыть зажим Д.
Вынуть сифон из стакана В. Мерным цилиндром точно измерить объем воды (Vводы), вытесненной из колбы Б в стакан В.
Записать в лабораторный журнал полученные экспериментальные данные:
Навеска магния – m(Mg) в г
Общий объем воды в стакане В, измеренный по окончании эксперимента V(воды общ.)
Условия эксперимента - атмосферное давление в этот день Р в мм.рт.ст., температура в 0С
Расчетная часть (обработка результатов эксперимента).
Теперь значение молярной массы эквивалента магния Мэ(Mg)экспер можно найти расчетным путем по формуле (3), используя полученные экспериментальные данные: Мэ(Mg)экспер.= m(Mg)* Vэ(H2)/ Vэксп.(H2).
В данной лабораторной работе экспериментально определяемой величиной является общий объем воды, измеренный в стакане В по окончании реакции, V(воды общ.). Тогда объем водорода, выделившегося в реакции, будет равен разности: V(H2) = V(воды общ.). мл – 50мл.
Для того, чтобы можно было воспользоваться формулой (3), необходимо объем V(H2), выделившегося при данных лабораторных условиях, предварительно привести к нормальным условиям (00С, 760 мм рт.ст.), т.к. при этих условиях рассчитан молярный объем эквивалента водорода Vэ(H2), входящий в формулу. Для пересчета воспользуемся объединенным уравнением Менделеева-Клапейрона: P0V0/T0 = (P-h)*V/T (4), откуда
V0 = (P-h)*Vэксп*273/760(273+t) (5), где V0- объем газа при нормальных условиях, мл; Р0 –атмосферное давление, мм.рт.ст.; Vэксп. – объем водорода при условиях эксперимента, мл; t - температура в лаборатории, в 0С; h- парциальное давление насыщенного водяного пара над водой в колбе Б, мм.рт.ст. при соответствующей температуре опыта, мм.рт.ст. (водород, собранный над водой в колбе Б, содержит водяной пар).
Значение h находят по таблице 1.
Таблица 1 Давление насыщенного водяного пара при различных температурах
|
t, оС |
P, мм.рт.ст |
t, оС |
P, мм.рт.ст |
t, оС |
P, мм.рт.ст |
t, оС |
P, мм.рт.ст. |
|
11 |
9,8 |
15 |
12,8 |
19 |
16,5 |
23 |
21,1 |
|
12 |
10,5 |
16 |
13,6 |
20 |
17,5 |
24 |
22,4 |
|
13 |
11,2 |
17 |
14,5 |
21 |
18,7 |
25 |
23,8 |
|
14 |
12 |
18 |
15,5 |
22 |
19,8 |
100 |
760 |
Подставляя численные значения величин, входящих в уравнение (3), находим значение молярной массы эквивалента магния:
Мэ(Mg)эксп. = m(Mg)* Vэ(H2)/ Vэксп.(H2).
Находят относительную ошибку (ε), допущенную при выполнении эксперимента: ε = Мэ(Mg)теор. - Мэ(Mg)эксп./ Мэ(Mg)теор. * 100% (6)
Сделать выводы по проделанной работе.