Определение молярной массы эквивалента цинка
Собрать прибор в соответствии с рис. 4 и проверить его на герметичность.
Наполнить колбу аспиратора водой почти полностью и закрыть ее пробкой с газоотводными трубками. При открытом зажиме (3) заполнить сифонную трубку водой. Выдувать воду через горлышко колбы Вюрца. Закрыть зажим. Плотно закрыть колбу резиновой пробкой.
Проверить прибор на герметичность. Для этого необходимо открыть зажим. Если прибор не пропускает воздух, то лишь немного воды вытечет через сифон, и через несколько секунд она перестанет течь. Если же прибор не герметичен, то следует проверить все пробки, трубки и при необходимости сменить их.
После проверки прибора на герметичность закрыть зажим (3). Налить в колбу Вюрца 15–20 мл соляной
кислоты (1:1) так, чтобы не смочить стенок горла колбы. Плотно закрыть колбу Вюрца пробкой и привести давление внутри прибора к атмосферному, для чего, не закрывая зажим, опустить конец сифона в воду и поднять стакан-приемник так, чтобы вода в нем и колбе аспиратора находилась на одном уровне, и в этот момент снова закрыть зажим. Воду из стакана вылить, подставить его под сифон. Налить в стакан-приемник 100 мл водопроводной воды мерным цилиндром. Взвесить с точностью до 0,01 г маленький кусочек гранулированного цинка. Вынув пробку из колбы Вюрца, внести в колбу цинк, быстро плотно закрыть ее пробкой, и тут же открыть зажим, иначе колба может разорваться. Зажим повесить на сифоне.
Рис.4. Прибор для определения эквивалентной массы металлов:
1 — колба Вюрца; 2 — колба аспиратора;
3 — сифонная трубка с зажимом; 4 — стакан-приемник
При взаимодействии цинка с кислотой выделяющийся водород вытесняет воду из аспиратора в приемный стакан через сифон, конец которого в стакане должен находиться ниже уровня воды. Необходимо следить, чтобы кончик сифона все время находился в воде. Дав реакции пройти до конца (цинк должен полностью раствориться), а нагревшейся колбе — остыть до комнатной температуры, привести воду в приемнике в
аспираторе к одному уровню, чтобы давление газа в аспираторе соответствовало атмосферному. Закрыть зажим на сифонной трубке аспиратора. Измерить мерным цилиндром воду в стакане-приемнике, вычесть 100 мл, налитых предварительно. Этот объем воды будет равен объему водорода, выделившегося в результате реакции при комнатной температуре.
Данные опыта и результаты расчетов:
1. Масса цинка, mzn, г;
2. Количество воды в колбе-приемнике, мл: а) до начала реакции, V1;
б) после окончания реакции, V2;
3. Практически измеренный объем водорода, мл: Vн2= V2- V1;
4. Температура опыта, °С, t°;
5. Абсолютная температура опыта, К,Т = Т0 + t°;
6. Атмосферное давление, мм рт.ст., Ратм;
7. Парциальное давление паров воды при 1°С, h (табл.3);
8. Парциальное давление водорода в аспираторе, мм рт.ст., Рн2 = Ратм - h;
9. Объем водорода при нормальных условиях, мл,V0;
10. Эквивалентный объем водорода, Эv=11200 мл;
11 Молярная масса эквивалента цинка (г), измеренная практически, МэКnр(Zn);
12. Абсолютная ошибка опыта, г, ∆МА = Мэк. т — Мэк. пр, где Мэк т — молярная масса эквивалента цинка теоретическая (32,7 г/моль),
Мэк. пр — практически измеренная молярная масса эквивалента цинка;
13. Относительная ошибка опыта, %, ∆МО.
Таблица 3. Зависимость давления насыщенного водяного пара (h) от температуры (t0C), мм рт.ст
| Десятки градусов | Единицы градусов | |||||||||
| 9,2 | 9,6 | 10,5 | 11,2 | 12,0 | 12,8 | 13,6 | 14,5 | 15,6 | 16,5 | |
| 17,5 | 18,6 | 19,7 | 21,1 | 22,4 | 23,8 | 25,2 | 26,7 | 28,3 | 30,01 |
Расчеты
1. Привести измерительный объем водорода (VН) к нормальным условиям, используя уравнение газового
состояния:
Р0V0
То РVT
= РV ,
Т
РТ
откуда V0= 0
P0Т
= 0 ×V
Р0Т
= k ×V ,
где k= РТ0 (k — коэффициент приведения объема
Р0Т
водорода к нормальным условиям, зависящий от Ратм, t°C и
h);
Р0 = 760 мм рт.ст., Р = РН2 = (Ратм — h) мм рт.ст., То =27 К, Т = (Т0 + t°C).
2. По закону эквивалентов для реакций с участием
газов
m × Э
mzn
VO( H )
| |
Zn
находим ЭZn=
V ( H 2 )
| |
M'экZn
ЭV ( H )
VО( H )
Эпр).
3. Находим абсолютную ошибку опыта: А = (Эт –
4 Находим относительную ошибку опыта, %: К =
A . 100.
ЭТ
Пример 1.