где fэ ~ фактор эквивалентности магния равный MMg ~ молярная масса магния равная 24 г-моль
Работа добавлена на сайт samzan.net:
Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
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.