Определение молярной массы эквивалентов металла мg аl или zn методом вытеснения водорода

Отчёт по лабораторной работе № 1

Определение эквивалентной массы металла.

Выполнил: студент гр. ОП-10___ _____________ Хазиев. А.В.

Проверил: ассистент ____________ Замятин.И.В.

(должность) (подпись) (Ф.И.О.)

Усвоить одно из основных химических понятий – понятие об эквиваленте – и научиться определять его количественное значение.

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

2. Закрыв верхнее отверстие пальцем, перевернуть бюретку и опустить ее в кристаллизатор с водой. Палец убрать под водой, при этом вода из бюретки не вытечет.

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

4. В колбу Вюрца (круглодонная колбас боковым отводом) при помощи мерного цилиндра отобрать 15-20мл соляной кислоты.

5. Вытереть насухо горло колбы фильтром.

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

7. Стеклянную трубку бокового отвода колбы Вюрца соединить с расположенной под водой частью бюретки.

8. 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 – объем в миллилитрах, при снятии показаний необходимо учитывать, что бюретка со шкалой перевернута.

9. Перевести колбу 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 теплового расширения.

10. Когда выделение пузырьков водорода прекратиться, отметить конечный уровень воды в бюретке.

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

12. По показания барометра и термометра определить атмосферное давление и температуру в лаборатории.

Масса навески металла – mМе=0,0096 г

Объем воды в бюретке в начале эксперимента – V1=13,3 мл

Объем воды в бюретке по окончании эксперимента – V2=4,3 мл

Высота столба воды в бюретке h=170 мм

Атмосферное давление в лаборатории Pатм= 770 мм рт.ст

Температура в лаборатории Т=20 о С

Обработка экспериментальных данных:

1. Водород находиться в бюретке под давлением ниже атмосферного на величину давления водяного пара, а также разрежения, создаваемого за счет давления столба жидкости в бюретке. Поэтому давление водорода вычисляется по формуле:

,

где Р1 – давление столба воды в бюретке, Па, Р1=9,8hdaq, 9,8 – переводной коэффициент из мм вод.ст. в Па; daq плотность воды, daq=1 г/см 3 ; Р2-давление насыщенного водяного пара.

2. .Массу выделившегося водорода mН вычисляют по уравнению Клапейрона-Менделеева:

,

где МН2 – молярная масса водорода, МН2=2г/моль; V – объем водорода, м 3 ; R – универсальная газовая постоянная, R=8,314 Дж/(моль·К).

3. Вычислить эквивалент металла по закону эквивалентов:

,

где ЭМ(Н) – эквивалентная масса водорода, ЭМ(Н)=1 г/экв.

4. Зная степень окисления,найти молярную массу металла и определить что это за металл:

,

где Z– степень окисления металла, Z=2

Данный металл – Магний.

5. Вычислить точное значение эквивалентной массы и металла и найти относительную погрешность эксперимента:

В данной лабораторной работе мной определена эквивалентная масса Магния. Погрешность измерений 2,27%,что говорит о том, что опыт проведен верно.

Источник

Определение молярной массы эквивалентов металла мg аl или zn методом вытеснения водорода

СКАЧАТЬ: lab2_1.zip [46,69 Kb] (cкачиваний: 493)

Лабораторная работа
по химии.
«Определение молярной массы эквивалента металла».

Выполнила: Косяк Анна
Факультет: НУК РЛМ
Группа: БМТ2 — 12

Дата выполнения: 17. 09. 2004
Дата сдачи: 24. 09. 2004

М О С К В А
2 0 0 4
1. Цель работы.
Усвоить понятие эквивалент и молярная масса эквивалента и ознакомиться с одним из методов определения молярной массы эквивалента металла – объемным методом.

Читайте также:  Шаберы по металлу на дрель

2. Теоретическая часть.
Эквивалент – это часть молекулы (атома) вещества, равноценная в химической реакции одному атому или иону водорода или одному электрону. Соответственно, молярная масса эквивалента вещества – это масса одного моль эквивалентов вещества, равноценная в химической реакции массе 1 моль атомов или ионов водорода или количеству электронов 1 моль.
Расчет молярной массы эквивалента вещества осуществляется по следующим правилам:
1. Химические элементы.

Где Мэ – молярная масса эквивалента элемента, М – молярная масса элемента, n — валентность.
2. Кислоты и основания.

Где Мэ – молярная масса эквивалента вещества, М – молярная масса вещества, n – основность кислоты или кислотность (количество групп ОН) основания.
3. Соли и оксиды.

Где Мэ – молярная масса эквивалента вещества, М – молярная масса вещества, N – количество катионов в формуле, n – формальный заряд катиона.
4. Окислители и восстановители.

Где Мэ – молярная масса эквивалента вещества, М – молярная масса вещества, n – количество электронов, присоединяемое одной молекулой окислителя или отдаваемое одной молекулой восстановителя.
Молярная масса одного итого же вещества может рассчитываться по – разному, в зависимости от его химических свойств.
Для экспериментального определения молярной массы эквивалента вещества необходимо найти массу данного вещества, равноценную в химической реакции молярной массе эквивалента другого известного вещества.

3. Практическая часть.
а) Название опыта.
Опыт по определению молярной массы эквивалента неизвестного металла.
б) Ход эксперимента.
Вначале необходимо ознакомиться с прибором, привести его в начальное состояние: бюретка должна находиться на таком расстоянии от поверхности лабораторного стола, чтобы ее можно было опустить вниз на 20 – 30 см.
Оценить цену деления бюретки.
Отводную трубку пробирки и пробку, закрывающую отводную трубку необходимо досуха протереть фильтровальной бумагой.
Получить образец металла у преподавателя и записать его массу.
Образец металла поместить в отводную трубку и расположить примерно на ее середине. После этого плотно закрыть пробирку.
Провести проверку прибора на герметичность. Для этого передвинуть бюретку на 10 – 15 см. и наблюдать за изменением уровня воды в бюретке в течение 1 – 2 минут. Если высота уровня остается постоянной, то прибор герметичен, если нет, то нужно более плотно вставить пробки в бюретку, пробирку и отводную трубку.
С помощью бюретки уравнять уровни воды в бюретках и записать показания бюретки, т. е. начало отсчета. Показания бюретки нужно определять по нижнему краю мениска воды.
После проведения этих приготовлений прибора к работе, можно начинать опыт. Для этого приподнять пробирку и постучать пальцем по отводной трубке пробирки, чтобы образец металла переместился из отводной трубки в раствор кислоты.
Наблюдать за протеканием реакции.
Дождаться окончания реакции.
После окончания реакции между металлом и кислотой и охлаждением реакционного сосуда выровнять уровни воды в бюретках и записать положение уровня воды в бюретке, тем самым, определив значение Vк — конечную точку отсчета объема выделившегося водорода.
в) Наблюдения.
В результате реакции наблюдается выделение газа. Изменяется уровень воды в бюретке.
г) Уравнение реакции.
Mg + 2HCl = MgCl2 + H2
д) Проведение расчетов.

Дано: Решение.
Vн = 1, 8 мл m * 11200 * (273 + tком.) * P0
Vк = 15, 6 мл Мэ(эксп.) = —————————————
Рат. = 749 мм рт. ст. V * 273 * (Pат. – PH2O)
Р0 = 760 мм рт. ст.
tком. = 230 V = |Vk – Vн| = 15, 6 мм – 1, 8 мм = 13, 8 мм
M = 0, 125 г Так как tком = 230, то PH2O = 21, 07 мм рт. ст.

Найти: Мэ 0, 0125 * 11200 * (273 + 23) * 760
Мэ(эксп.) = ——————————————— = 11, 48г
13, 8 * 273 * (749 – 21, 07)
После расчета молярной массы эквивалента металла по результатам проведенного опыта надо идентифицировать металл по его молярной массе. Для этого по формуле М (Ме) = n * Мэ(Ме) рассчитать молярную массу для трех значений валентности (степени окисления) n, равных 1, 2 и 3.
n = 1
М (Ме) = 1 * 11, 48 = 11, 48 г/моль

n = 2
М (Ме) = 2 * 11, 48 = 22, 9 г/моль

n = 3
М (Ме) = 3 * 11, 48 = 34, 4 г/моль
По таблице Д. И, Менделеева выбирается металл, проявляющий соответствующую валентность, для которого расхождение с табличными данными не превышает 1 – 2 г/моль.
В нашем случае подходит металл 2 группы Mg.
После этого надо рассчитать теоретическое значение Мэ(теор.):
Мэ(эксп.) — Мэ(теор.)
Мэ(теор.) = М (Ме) / n; η = —————————— * 100%;
Мэ(теор.)

Читайте также:  Уголок металл 25х25 вес

Мэ(теор.) = 22, 9 / 2 = 11, 45 г/моль
И ошибку экспериментального определения молярной массы эквивалента металла η по формулам:

11,48 – 11, 45
η = ——————— * 100% = 0, 002 * 100% = 0, 2%
11, 45

е) Иллюстрационный материал

ж) Вывод.
Так как погрешность проведенных расчетов не превышает 5 % и на основании таблицы Менделеева, можно утверждать, что полученный у преподавателя металл является магнием.

4. Контрольные вопросы.

1. Что такое эквивалент и молярная масса эквивалента?
Эквивалент – это часть молекулы (атома) вещества, равноценная в химической реакции одному атому или иону водорода или одному электрону.
Молярная масса эквивалента вещества – это масса одного моль эквивалентов вещества, равноценная в химической реакции массе 1 моль атомов или ионов водорода или количеству электронов 1 моль.

2. Как рассчитывается молярная масса эквивалента вещества для химических элементов и соединений различных классов (соли, оксиды, кислоты, основания), а также для соединений, проявляющих свойства окислителей или восстановителей?

Молярная масса рассчитывается по следующим правилам:
1. Химические элементы.

Где Мэ – молярная масса эквивалента элемента, М – молярная масса элемента, n — валентность.
2. Кислоты и основания.

Где Мэ – молярная масса эквивалента вещества, М – молярная масса вещества, n – основность кислоты или кислотность (количество групп ОН) основания.
3. Соли и оксиды.

Где Мэ – молярная масса эквивалента вещества, М – молярная масса вещества, N – количество катионов в формуле, n – формальный заряд катиона.
4. Окислители и восстановители.

Где Мэ – молярная масса эквивалента вещества, М – молярная масса вещества, n – количество электронов, присоединяемое одной молекулой окислителя или отдаваемое одной молекулой восстановителя.

3. Рассчитать молярную массу эквивалента перманганата калия KMnO4, рассматривая данное соединение как:
а) соль;
Мэ = М / (N * n) = (39 + 56 + 16 * 4) / 1 = 159 г/моль
б) окислитель, превращающийся в MnO(OH)2;
Mn+7+ 3ē = Mn+4
Мэ = М / n = (39 + 56 + 16 * 4) / 3 = 53 г/моль
в) окислитель, превращающийся в MnSO4
Mn+7 + 6ē = Mn+2
Мэ = М / n = (39 + 56 + 16 * 4) / 5 = 31, 8 г/моль

4. Какой объем оксида углерода СО, взятый при нормальных условиях требуется для получения железа из 1 кг его оксида Fe2O3?

Мэ(Fe2O3) = (2 * 56 + 3 * 16) / (1 * 3) = 53, 3 г/моль
1кг x
3Fe2O3 + СО = 2Fe3O4 + CO2
n = 3 моль n = 1 моль
Mэ = 53, 3 г/моль Vm = 22, 4 л/моль
m = 159, 9 г V = 22, 4 л

159, 9 г — 22, 4 л
1 кг — х

1000 г * 22, 4 л
х = ———————— = 140 л
159, 9 г
Ответ: V(CO) = 140 л

5. Рассчитать молярную массу эквивалента азотной кислоты HNO3, рассматривая данное соединение как:

а) кислоту
Мэ = М / n = (1 + 14 + 3 * 16) / 1 = 63 г/моль
б) окислитель, превращающийся в NO
N+5 + 3ē = N+2
Мэ = М / n = (1 + 14 + 3 * 16) / 3 = 21 г/моль
в) окислитель, превращающийся в NH3
N+5 + 8ē = N-3
Мэ = М / n = (1 + 14 + 3 * 16) / 8 = 7, 8 г/моль

6. Какое количество серной кислоты H2SO4 необходимо для реакции с 300г оксида алюминия Al2O3 при условии образования средней соли Al2(SO4)3 ?

Мэ(H2SO4) = М / n = (2 + 32 + 16 * 4) / 2 = 49 г/моль
Мэ(Al2O3) = М / (N * n) = (2 * 27 + 3 * 16) / (2 * 3) = 17 г/моль

х 300г
3 H2SO4 + Al2O3 = Al2(SO4)3 + 3H2O
n = 3 моль n = 1 моль
Мэ = 49 г/моль Мэ = 17 г/моль
m = 147 г m = 17 г/моль

х 300г
147г – 17г
х – 300г

147г * 300г
х = —————— = 2594г
17г
Ответ: m (H2SO4) =

Источник

лаба 1. Отчет по лабораторной работе 1 Определение молярной массы эквивалента металла

Название Отчет по лабораторной работе 1 Определение молярной массы эквивалента металла
Дата 01.10.2019
Размер 44.01 Kb.
Формат файла
Имя файла лаба 1.docx
Тип Отчет
#88226
Подборка по базе: НЕДЕЛЬНЫЙ ОТЧЕТ ПО ПИТАНИЮ 15.11.docx, готовая 5 практич отчет 2 (1).pdf, Отчет по массовой работе Артемовского сельского филиала октябрь , Инструкция по работе с Виртуальной книжной полкой для студента.d, Шаблон отчета по ПП ПМ 01 с 17.12.2021 по 27.12.2021.docx, Копия курсовая виды бух отчетности.doc, пр9 отчет.docx, Лабораторная работа_№2 Отчет Житин М.С.docx, Отчет по лабораторной работе №1.docx, Требования к оформлению отчётов и рефератов.doc

Федеральное государственное автономное

«СИБИРСКИЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Институт цветных металлов и материаловедения

Кафедра : физической и неорганической химии

Отчет по лабораторной работе №1

«Определение молярной массы эквивалента металла»

Преподаватель _____________________ Д. О. Криницын

Студент ЦМ19-03(б),№ 061940874 _____________________ А. И. Никонова

Введение:

Цель работы: экспериментальным путём определить молярную массу эквивалента металлов (Zn, Al), используя метод вытеснения водорода из кислоты.

Актуальность: при минимуме информации, и в целях экономии времени проводить расчёты

Теоретическая часть:

Эквивалентом — вещества в реакциях обмена называется его реальная частица или условная частица (доля), которая равноценна иону H+.

В окислительно-восстановительных реакциях (ОВР) эквивалент – это частица вещества, участвующая в передаче 1 электрона (е).

Мольная масса эквивалентов вещества рассчитывается по формуле

f-(фактор эквивалентности)— это число, обозначающее, какая доля реальной частицы вещества эквивалентна одному иону водорода в данной кнслотно-основнон реакции или одному электрону в данной реакции окисления — восстановления.

Моль — количество вещества, содержащее столько молекул, атомов, ионов, электронов или других структурных единиц, сколько содержится атомов в 12 г изотопа углерода¹²C.

Закон эквивалентов :Вещества взаимодействуют друг с другом в количествах, пропорциональных их эквивалентам.

Но удобнее пользоваться: Массы (объемы) реагирующих друг с другом веществ пропорциональных их эквивалентным массам (объемам):

Закон Авогадро : В равных объемах любых газов, взятых при одной и той же температуре и при одинаковом давлении, содержится одно и то же число молекул.

Закон Дальтона: Давление смеси газов, химически не взаимодействующих друг с другом, равно сумме парциальных давлений газов, составляющих смесь.

Определение объема водорода :

Мольная масса эквивалента металла, соответствующая 1,008 г водорода: 𝑀𝑓=11200𝑚/𝑉

Экспериментальная часть

Приборы и оборудование:Установка(рис.1):она состоит из штатива (1), на котором крепятся бюретка на 50 мл (2), реакционная пробирка (3)1 и стеклянная воронка (4), соединенные между собой резиновыми шлангами (5), пробками с отверстиями (6) и стеклянными трубками (7),пробирка, колба, спиртовка лабораторная.
Рисунок 1

Подготовка и проведение опыта:

Перед работой необходимо проверить установку на герметичность. Для этого присоединить пробирку и опустить воронку вниз на 15–20 см. Уровень воды в бюретке несколько опустится и останется постоянным (если установка негерметична, то уровень воды в бюретке будет непрерывно опускаться, приближаясь к уровню воды в воронке) .

Система герметична, отсоединяем пробирку, на ее дно помещаем навеску известного металла. К навеске цинка прилить 5мл одномолярного раствора соляной кислоты (HCl), а к навеске алюминия – 5 мл 10% раствора щелочи (NaOH) и быстро и плотно присоединить пробирку к установке.

Для быстроты проведения опыта следует нагревать реактивы.

2Al+2NaOH+6H2O=3H2↑+2𝑁𝑎[𝐴𝑙(𝑂𝐻)4]
Водород, выделяющийся в результате взаимодействия металла с раствором кислоты или щелочи, вытесняет из бюретки воду. Воронку при этом необходимо отпускать, держа воду в ней и в бюретке на одном уровне, чтобы давление газа внутри установки было все время близким атмосферному. Когда весь металл растворится, прекратится и понижение уровня воды в бюретке, однако окончательный отсчет показаний делается лишь после того, как пробирка охладится до комнатной температуры(для этого пробирку поместить в колбу с холодной водой), и только после приведения к одному уровню жидкости в бюретке и в воронке.

Расчеты

Количество 10%(плотность1.11г/л) NaOH для растворения 20мг Al:27мл

Количество двумолярной соляной кислоты для растворения 30 мг Zn:36,5мл

Примечание: В таблицу внесены данные с учетом прореагировавшеговещества.

m(мг) V(конеч.)- (мл) t, °C
1(Zn) 17,9 7,1 22 738 19,83 6,2 31,6
2(Zn) 20,2 8,9 22 738 19,83 7,78
3(Zn) 24,8 9,5 22 738 19,83 8,3
4(Al) 26,7 28 22 738 19,83 24.5 12,2

Привести объем выделившегося водорода к нормальным условиям (VH2), учитывая, что общее давление газа в бюретке, равное атмосферному р, складывается из парциальных давлений водорода и водяного пара, можно по формуле: 𝑉0=𝑉(𝑝)∙273/(273+𝑡)∙760

V1=7,1мл(738-19.83мм рт. ст.)273=6,2мл

Расчет молярной массы эквивалента металла, соответствующей 1,008 г водорода (по объему – 11200 мл H2), производится по формуле: 𝑀𝑓=11200𝑚/𝑉0

Zn=0,9/32,5100%=2,77% (Эта погрешность допустима, она произошла из-за непостоянности температуры.)

вывод

Список литературы:

Аналитическая химия Часть 1 (1989)

Н. Л. Глинка «Общая химия» 2005г.

Неорганическая химия: в 2 ч. Часть 1. Общие вопросы химии: лаб. практикум [Электронный ресурс] / сост. Р.Б. Николаева, А.С. Казаченко. 2012г.

Источник

Поделиться с друзьями
Металл
Adblock
detector