Лабораторная работа № 3. Определение эквивалентной массы металла

Цель работы: усвоить одно из основных химических понятий – понятие об эквиваленте – и научиться определять его количественное значение.

Сущность работы. Один из основных законов химии – закон эквивалентов – гласит: «массы веществ, вступивших в реакцию, пропорциональны их химическим эквивалентам (эквивалентным массам)». Закон эквивалентов широко используют в химических расчетах. Зная массы реагирующих веществ и значение эквивалентной массы одного из них можно определить эквивалентную массу другого. По значению эквивалентной массы нередко определяют молярную массу вещества или валентность элемента.

Общие сведения

Эквивалентом вещества называется такое его количество, которое соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях. Эквивалентной массой Э_М называется масса одного эквивалента вещества, т.е. масса вещества и количество эквивалентов связаны уравнением:

.

Для газов эквивалентным объемом называется объем, занимаемый при данных условиях одним эквивалентом вещества. Эквивалент (эквивалентную массу) можно вычислить по составу соединения данного элемента с любым другим, эквивалент (эквивалентная масса) которого известны пользуясь законом эквивалентов: вещества взаимодействуют друг с другом в эквивалентных количествах. Например, для реакции:

a A + b B = c C + d D

n _э(А) = n _э(B) = n _э(C) = n _э(D) или

.

Отсюда следует другая формулировка закона эквивалентов: массы взаимодействующих веществ пропорциональны их эквивалентным массам, например,

.

На основе закона эквивалентов можно вывести общую формулу для вычисления эквивалентных масс веществ:

где М – молярная масса элемента, оксида, кислоты, основания или соли, г/моль; Z – степень окисления элемента в продукте реакции, произведение числа атомов элемента и степени окисления элемента в оксидах, основность кислоты, кислотность основания, сумме зарядов всех катионов (или анионов) соли.

Выполнение работы

1. Наполнить водой кристаллизатор и бюретку (стеклянную трубку с делениями и краном для выпуска жидкости внизу). Проверить, плотно ли закрыт кран бюретки.

2. Закрепить бюретку в штативе. Уровень воды в ней не должен быть выше крайнего деления шкалы.

3. В колбу Вюрца (круглодонная колба с боковым отводом) при помощи мерного цилиндра отобрать 15−20 мл соляной кислоты.

4. Вытереть насухо горло колбы фильтром.

5. Расположив колбу горизонтально, поместить в ее горло навеску металла и плотно закрыть колбу пробкой.

6. Поместить присоединенную к боковому отводу колбы Вюрца стеклянную трубку в опущенный в воду конец бюретки.

7. После этого отметить уровень жидкости в бюретке. Показания следует снимать по положению нижнего края вогнутого мениска жидкости при нахождении его на уровне глаз. Цифры на шкале бюретки означают объем в мл, при снятии показаний необходимо учитывать, что бюретка со шкалой перевернута.

8. Затем колбу переводят в вертикальное положение, сбрасывая навеску металла в кислоту. В результате реакции выделяется водород, который вытесняет воду из бюретки. Во время протекания реакции не следует держать колбу в руках во избежание ее нагрева и искажения результатов за счет теплового расширения газа.

9. Когда выделение пузырьков водорода прекратится, отметить конечный уровень воды в бюретке.

10. При помощи полоски миллиметровой бумаги измерить высоту столба воды в бюретке от нижнего края мениска до уровня воды в кристаллизаторе.

Содержание протокола лабораторной работы

Масса навески металла, m _Ме = ……….г.

Объем соляной кислоты, V _HCl = …………….мл.

Объем воды в бюретке в начале эксперимента V ₁ = ……..мл.

Объем воды в бюретке в конце эксперимента V ₂ = ……..мл.

Объем выделившегося водорода V _изм = V ₁ − V ₂ = ……….мл.

Высота столба воды в бюретке, h = …………..мм.

Атмосферное давление в лаборатории P _атм = ……..мм.рт.ст.

Температура в лаборатории, Т = ……°С.