Б. Экспериментальная часть

Цель работы ─ изучение практической значимости закона эквивалентов для стехиометрических расчетов и определение с помощью газометрического метода эквивалента и атомной массы металла с известной валентностью.

Оборудование

Прибор для проведения эксперимента (рис. 6.1), включающий:

● «рабочую» (1) и «вспомогательную» (3) бюретки, заполненные водой и соединенные резиновым шлангом (сообщающиеся сосуды);

● двухколенную (2) пробирку, герметически присоединяемую к прибору во время эксперимента к «рабочей» бюретке;

● штатив (4) для крепления установки.

Рис. 6.1. Прибор для определения эквивалента

металла газометрическим методом

Последовательность выполнения работы

1. Заполнить таблицу

1	Навеска металла, г*
2	Начальный уровень воды в рабочей бюретке V1, мл
3	Уровень воды после растворения металла V2, мл
4	Объем водорода, полученный в результате опыта V2-V1 = V (H2)
5	Температура опыта, оС **
6	Атмосферное давление (по барометру) ратм , мм рт. ст.**
7	Давление насыщенного водяного пара h при температуре опыта, мм рт. ст.**
8	Давление водорода при температуре опыта р(Н2)= (р атм – h), мм рт. ст.
9	Валентность (степень окисления) металла	II

*Навеска исследуемого металла, масса которой определяется с точностью до 0,0001 г, выдается студентам лаборантом.

** Данные, соответствующие строкам 5-7, предоставляются преподавателем.

2. Перед началом проведения эксперимента, необходимо отсоединить двухколенную пробирку от основной бюретки, вылить содержимое пробирки (если оно имеется) в раковину и тщательно промыть двухколенную пробирку водопроводной водой.

3. Расположить рабочую и вспомогательную бюретки путем маневрирования их положения по высоте таким образом, чтобы уровень воды в основной бюретке был около нулевого значения.

4. Навеску металла поместить в одно из «колен» двухколенной пробирки.

5. В другое «колено» пробирки прилить (аккуратно, чтобы исключить попадание кислоты в «колено» с навеской металла) ~ 2 мл раствора соляной кислоты, т.е. до метки, нанесенной красным химическим карандашом.

6. Двухколенную пробирку вращательным движением плотно надеть на пробку (мениск воды в основной бюретке при этом немного сместится от нулевого значения).

7. Проверить герметичность прибора. С этой целью вспомогательную бюретку, предварительно освободив от крепления, резко опустить вниз на 15–20 см. Если прибор герметичен, то мениск воды в ней останется практически на том же уровне. Если герметичность отсутствует, мениски воды в бюретках будут постепенно сравниваться. В этом случае с помощью лаборанта следует проверить надежность соединений в приборе.

8. Перед началом эксперимента необходимо установить давление в герметичном приборе равным атмосферному давлению. Для этого, перемещая бюретки относительно друг друга, следует добиться, чтобы мениски воды в бюретках находились строго на одной высоте, т.е. на одной горизонтальной прямой.

9. Записать в таблицу значение начального уровня воды в рабочей бюретке.

10. Бережно прилить кислоту в «колено», где находится навеска металла, наклоняя пробирку осторожно, чтобы не нарушить герметичность прибора. Для того чтобы исключить разгерметизацию прибора в ходе выделения водорода по реакции, вспомогательную бюретку следует аккуратно снижать по высоте, а рабочую поднимать, добиваясь тем самым соблюдения положения менисков воды на одном уровне.

11. Полное растворение металла по реакции фиксируется визуально: выделение пузырьков водорода и понижение уровня воды в рабочей бюретке прекращается. Удостоверившись, что раствор в пробирке охладился до комнатной температуры, записать в таблицу конечный уровень воды после окончания эксперимента.

12. Перевести объем выделившегося водорода, измеренный при данном атмосферном давлении V_(H2), к объему при нормальных условиях V₀, используя уравнение, объединяющее газовые законы Бойля–Мариотта и Гей–Люссака:

,

где р₀ – нормальное атмосферное давление (760 мм рт.ст.); V₀ – объем во­дорода при нормальных условиях; Т_о – нормальная температура по абсолютной шкале (273 К); р₁ – давление водорода в условиях опыта (рн₂ ,мм рт.ст.), V₁ – объем водорода в условиях опыта (V _(Н2), мл; Т – температура опыта (273 + t°С).

13. Рассчитать эквивалент металла по закону эквивалентов, используя пропорцию:

– V_{o (Н2)}, мл

Э_(Ме), г – 11 200 мл _(Н2)

14. Рассчитать атомную массу металла по формуле

А _(Ме) = Э _(Ме) ∙ В_(Ме).

15. Используя периодическую таблицу элементов Д.И. Менделеева, определить природу металла по опытному значению атомной массы (группа элементов в таблице совпадает со степенью окисления металла, т.е. с его валентностью 2.

16. Составить уравнение реакции найденного металла с соляной кис­лотой.

17. Вычислить относительную ошибку опыта:

[%].