Определение молярной массы эквивалента магния.

 

Оборудование и материалы

Колбы на 250 и 500 мл; стакан на 300 мл; трубки стеклянные и каучуковые; зажим; резиновые пробки с отверстиями; фильтровальная бумага; калька; весы; мерный цилиндр на 100 мл; магниевая стружка; серная кислота разбавленная.

 

 

Порядок выполнения работы.

Работа выполняется обязательно двумя студентами!

Для определения молярной массы эквивалента магния используется прибор, изображенный на рис. 1.

Прибор состоит из А- колбы объемом 250 мл, Б- колбы объёмом 500 мл, В- стакана объёмом 300 мл. Колба А снабжена резиновой пробкой с вставленной в нее короткой стеклянной трубкой, на которую надет резиновый шланг Е. Для колбы Б предназначена резиновая пробка с двумя вставленными в неё стеклянными трубками, на одну из которых надет резиновый шланг Е, а на другую- резиновый шланг с сифоном Г и зажимом Д.

а) Отмерьте цилиндром и вылейте в колбу А 25 мл разбавленной серной кислоты, стараясь избежать смачивания горла колбы. При попадании на него капель кислоты осторожно удалите их фильтровальной бумагой.

б) На кусочке кальки взвесьте на весах приблизительно 0,1 г магниевой стружки с точностью до 0,001 г.

в) Налейте в колбу Б водопроводной воды до начала горловины колбы.

г) Плотно заткните колбу Б пробкой с двумя трубками.

д) Заполните сифон Г водой, для чего наклоните колбу Б над раковиной в сторону трубки с сифоном и откройте зажим Д. Дайте воде вытеснить весь воздух из сифона и закройте зажим.

Убедитесь, что вода не капает из сифона и в него не попадают пузырьки воздуха. Если эти условия не выполняются, обратитесь за помощью к лаборанту.

е) Ополосните цилиндр водопроводной водой и отмерьте 50 мл воды (по нижнему краю мениска), вылейте воду в стакан В и опустите туда сифон.

ж) Наклоните горизонтально колбу А, не допуская попадания серной кислоты в горло колбы и осторожно поместите туда кальку с магниевой стружкой, не допуская попадания магния в кислоту.

з) Один из выполняющих работу фиксирует колбу Б, не допуская её падения и готовится открыть зажим Д. Второй, держа колбу А в горизонтальном положении, плотно закрывает её пробкой с отводной трубкой Е и ставит на стол, фиксируя руками обе колбы, чтобы избежать их падения. Первый студент одновременно с этим открывает зажим. Следите за тем, чтобы сифон был все время погружен в жидкость!

и) Если не весь магний попал в кислоту, необходимо, придерживая колбу Б, осторожно подвигать колбой А, добившись попадания в кислоту всего магния.

к) Дождитесь полного растворения магния в кислоте (прекращения выделения пузырьков водорода).

л) Фиксируя сифон погруженным в жидкость, уравняйте поверхность воды в колбе Б и стакане В, придвинув их друг к другу и осторожно приподняв стакан или колбу, в зависимости от того, где уровень воды выше. Добившись совпадения уровней жидкости, дайте команду закрыть зажим. Избегайте опрокидывания колбы А!

м) Объём воды, вытесненной из колбы Б в стакан В, равен объёму водорода, выделившемуся в колбе А при реакции магния с серной кислотой. Для определения объёма вытесненной воды следует вынуть сифон из стакана и перелить воду в мерный цилиндр. Если объём воды больше 100 мл, следует отмерить цилиндром 100 мл воды из стакана, вылить её в раковину и затем вылить в цилиндр остатки воды, определив её общий объём. Из полученной величины следует вычесть 50 мл, которые были налиты в стакан заранее. Запишите значение полученного объёма V_измер. Если результат эксперимента не будет принят преподавателем, опыт следует повторить.

 

Обработка результатов эксперимента. (Расчетная часть).

Полученное значение объема водорода можно использовать для расчета массы эквивалента магния только после его приведения к нормальным условиям. При этом следует учитывать, что давление газов над водой в колбе Б, уравновешенное атмосферным давлением, определяется выделившимся водородом и парами воды: P = P_водор. + h

где

P- атмосферное давление, h- давление насыщенного водяного пара при температуре опыта.

Тогда

(P-h) * V_измер * 273

V₀= ¾¾¾¾¾¾¾

760 * (273+t)

где

V₀- объём выделившегося водорода при нормальных условиях, мл.

P- атмосферное давление, мм. рт. ст., определенное по барометру.

h- давление насыщенного водяного пара, мм. рт. ст. при температуре опыта,

определенное по табл. 1

t - температура опыта, ^оС, определенная по термометру в лаборатории.

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.
	9,8		12,8		16,5		21,1
	10,5		13,6		17,5		22,4
	11,2		14,5		18,7		23,8
			15,5		19,8

 

Поправка на давление водяных паров вводится в связи с тем, что

выделившийся водород в приборе контактирует с водой и общее давление,

вытесняющее воду из прибора складывается из парциальных давлений водорода и водяного пара.

Найденное значение V₀ используется для расчета молярной массы эквивалента магния согласно закону эквивалентов по формуле:

 

m(Mg) V⁰(H₂)

¾¾¾ = ¾¾¾

М_Э(Mg) V_Э(H₂)

 

Где m(Mg)- масса магния, вступившего в реакцию;

M_Э(Mg)-молярная масса эквивалента магния;

V(H₂)- выделившийся объём водорода (при н.у.);

V_Э(H₂)- объем эквивалента водорода.

При расчете обратите внимание на единицы измерения используемых величин!

 

Вычислите относительную ошибку эксперимента (ε), принимая

теоретическое значение молярной массы эквивалента магния за 100%:

 

êM_Э(Mg)_(теор.) - M_Э(Mg)_(эксп.) ê

ε= ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ ·100%

M_Э(Mg) _(теор.)

 

Укажите возможные источники ошибки при определении молярной массы эквивалента магния в ходе данной работы.

 

 

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 3