Файл: Лабораторная работа Определение молярной массы эквивалентов цинка.docx

Лабораторная работа

Определение молярной массы эквивалентов цинка

Выполнение работы

Определение молярной массы эквивалентов цинка проводится в приборе, изображенном на рисунке.



Рис. Прибор для определения молярной массы эквивалентов цинка
Прибор состоит из трех частей: колбы А, двугорлой склянки Вульфа Б и приемника В. Отверстия двугорлой склянки закрываются резиновыми пробками, через которые проходят стеклянные трубки: короткая, оканчивающаяся сразу под пробкой, и длинная, доходящая почти до дна склянки. Короткая стеклянная трубка соединяется резиновой трубкой с колбой А, а длинная − со стеклянной трубкой Г, опущенной в приемник В.

Работу следует выполнять в следующем порядке.

В колбу налить 10–15 мл соляной кислоты. Закрепить колбу в горизонтальном положении. Поместить в сухое горло колбы кусочек цинка известной массы. Закрыть колбу резиновой пробкой и проверить герметичность прибора. Для этого открыть зажим Д и с помощью резиновой груши вдуть воздух в прибор через стеклянную трубку Г. В приборе создается избыточное давление, вследствие чего вода из трубки Г вытекает. Когда давление внутри прибора станет равным атмосферному, вода из трубки перестанет течь. Закрыть зажим Д. Если вода из трубки Г не уходит, прибор герметичен. Воду из приемника вылить и поставить его под трубку Г.

Наклонить колбу так, чтобы навеска цинка упала в кислоту, и открыть зажим. Водород, выделившийся при взаимодействии металла с кислотой, вытесняет воду из склянки Б в приемник В. Когда весь металл растворится, закрыть зажим, осторожно вынуть из приемника трубку Г (следить, чтобы из нее не вылилась вода) и измерить мерным цилиндром объем воды в приемнике. Этот объем равен объему водорода, выделившегося при взаимодействии цинка с кислотой.

Таблица 1

Данные опыта и результаты расчетов

---

Масса цинка m (Zn), г	Объем выделив-шегося водорода V, л	Условия опыта			Масса водорода m (H2), г	Молярная масса эквивалентов цинка
		Темпе-ратура Т, К	Давление атмсферн. Р1, кПа	Давл. водян. пара Р2, кПа		практич. Мэк,пр.(Zn), г/моль	теоретич. Мэк,т.(Zn), г/моль
0,220	0,092	22°С (пере-вести в К)	722 мм рт. ст. (пере-вести в кПа)	(найти из табл. 2)	0,007

1. Вычислить массу выделившегося объема водорода, пользуясь уравнением Менделеева – Клапейрона: ,

где P – парциальное давление водорода, кПа; V – объем выделившегося водорода, л; m – масса водорода, г; M – молярная масса водорода, г/моль; Т – температура опыта, К; R – универсальная газовая постоянная (8,314 Дж/моль·К).

В опыте водород собирается над водой и смешивается с водяным паром, поэтому для вычисления парциального давления водорода нужно из величины атмосферного давления вычесть величину давления насыщенного водяного пара при температуре опыта (табл. 2): Р = Р₁ – Р₂.
m = (P1 - P2)VM/(RT) = (96,259 - 2,642) * 0,092 * 2/ (8,314 * 295) = 0,007 (г.)
2. Вычислить молярную массу эквивалентов цинка М_эк.пр.(Zn) по закону эквивалентов: <sub>.

Zn + 2HCl = ZnCl2 + H2</sub>

М_эк.пр.(Zn) = m(Zn)/ m(H2) * Mэк(H2) = 0,220/ 0,007 * 1 = 31,43

3. Вычислить теоретическое значение молярной массы эквивалентов цинка М_эк,т.(Zn):

М_эк,т.(Zn) = .

М_эк,т.

---

(Zn) = 65,38/ 2 = 32,69

4. Вычислить относительную ошибку опыта Е (%):



E = (32,69- 31,43)/ 32,69 * 100 = 3,85 %
Таким образом, полученные результаты сведены в таблицу 1, в ходе работы удалось определить значение молярной массы эквивалентов цинка (М_эк.пр.(Zn) = 31,43), оно менее, чем на 4% отличается от теоретического значения (М_эк,т.(Zn) = 32,69).
Таблица 2

Давление насыщенного водяного пара при различных температурах

Температура Т, К	Давление водяного пара, кПа	Температура Т, К	Давление водяного пара, кПа	Температура Т, К	Давление водяного пара, кПа
288	1,693	292	2,186	296	2,799
289	1,817	293	2,337	297	2,982
290	1,933	294	2,479	298	3,166
291	2,062	295	2,642	299	3,360

Экспериментальные данные, необходимые для расчетов
Вариант 10

масса цинка, г: 0,220

объем выделившейся воды, мл: 92

---