金屬當量的測定
化學(xué)試劑,九料化工商城 / 2020-10-20
一、金屬當量的測定實驗?zāi)康?/span>
1.了解用置換法測定金屬當量的方法;
2.利用氣體狀態(tài)方程式和分壓定律進行有關(guān)計算;
3.學(xué)習(xí)量氣管和氣壓計的使用方法。
二、提要
本實驗中用置換法測定金屬鎂的當量。將已知重量的鎂與過量的稀酸作用,用排水集氣法量被置換出氫氣的體積,并利用氣體狀態(tài)方程式計算氫氣的重量:
WH2
PH2V= -------- RT
MG
式中,PH2一氫氣的壓力(毫米汞柱);
V—置換出氫氣的體積(毫升)
WH2—置換出氫氣的重量(克);
MG—氫氣的摩爾質(zhì)量(克·摩-1);
T—氫氣的溫度(開);
R—摩爾氣體常數(shù)(62400毫升·毫米汞柱·開-1·摩-1)。
由于在量氣管內(nèi)收集的氫氣是被水蒸氣所飽和的,根據(jù)分壓定律,量氣管內(nèi)的氣壓(P）等于大氣壓力)是氫氣的分壓(pH2)與實驗溫度(t℃)時飽和水蒸氣的分壓(PH2O)的總和,即
P=PH2+PH2O, PH2=P-PH2O
MG(P-PH2O)V
WH2=-------------------
R(273+t)
最后根據(jù)當量定律,從置換出氫氣的重量(克)計算該金屬的當量:
W WH2 W
---- = ------- E=--------- .EH2
H EH2 WH2
式中, W—金屬的重量(克)
E—金屬的當量;
EH2一氫氣的當量。
三、儀器和藥品
1.儀器
測定金屬當量的儀器裝置(量氣管[注1]\水準瓶[注2]\試管\滴定管夾\鐵夾\鐵圈\橡皮塞\橡皮管\導(dǎo)氣管)量筒(10ml)長頸漏斗\溫度計\氣壓計(公用)
[注1]量氣管的容量不應(yīng)小于50毫升,讀數(shù)可估計到0.01(或0.02)毫升,可用滴定管代替。
[注2]水準瓶可用量氣管,為簡化儀器起見,本實驗中用漏斗代替。
2.藥品
硫酸H2SO4(2N)
鎂條(純)[注]
[注]也可用鋁片或鋅片代替鎂條;用鹽酸代替硫酸。
四、實驗內(nèi)容
1.儀器的裝置和檢查
按圖4-1裝置儀器,注意將鐵圈裝在滴定管夾的下面以便可以移動水準瓶(漏斗)。取下量氣管的橡皮塞,從水準瓶注入自來水,使量氣管內(nèi)液面略低于刻度零。
為了準確量出生成氫氣的體積,整個裝置不可有漏氣的地方。檢查漏氣的方法如下:塞緊裝置中連接處的橡皮塞,然后將水準瓶向下或向上)移動一段距離,使水準瓶內(nèi)液面低于(或高于)量氣管內(nèi)液面。若水準瓶固定后,量氣管內(nèi)液面仍不斷下降(或上升),表示裝置漏氣,則應(yīng)檢查各連接處(注意橡皮塞是否緊密),予以糾正。如果裝置不漏氣,即可將水準瓶放到原來位置上。
2.金屬與稀酸作用前的準備
取下試管,用量筒(10ml)量取約4ml2 NH2SO4,通過長頸漏斗注入試管中(使H2SO4不致流過試管的上半部),把試管略為傾斜,將一已知重量(不要忘了將這重量值記在報告上)的鎂條[注]折成“人字”形架在試管上半部,如圖4-2所示(或蘸少許水后,貼在試管壁上半部,如圖4-3所示),確保鎂條不與硫酸接觸。然后小心地固定試管,塞緊橡皮塞(動作小心!慎防鎂條酸中)。此時必須再檢查一次是否漏氣。若不漏氣,則調(diào)整水準瓶的位置,使量氣管內(nèi)液面與水準瓶內(nèi)液面在同一水平面上。然后準確讀出量氣管內(nèi)液面的彎月面底部所在的位置（至小數(shù)點后兩位數(shù)字)。將讀數(shù)記下。
[注]最好用實驗三中學(xué)生自已稱重的鎂條。若用50ml量氣管,鎂條重量應(yīng)在0.0300~0.0400克之間。
3.氫氣的發(fā)生、收集和體積的量度
松開夾子,稍稍提高試管底部,使稀酸與鎂條作用;待鎂條落入酸中后,再將試管放回原處，此時量氣管內(nèi)液面開始下降。為了不使量氣管內(nèi)氣壓增加而造成漏氣,在液面下降的同時應(yīng)慢慢地向下移動水準瓶,使水準瓶內(nèi)液面隨量氣管內(nèi)液面一齊下降,直到量氣管內(nèi)液面停止上下降時,可將水準瓶固定,隨即摸一下試管底部。(有何感覺?)待試管冷卻至室溫(約十幾分鐘，再移動水準瓶,使兩液面處于同一水平面上,讀出量氣管內(nèi)液面所在的位置。然后每隔2-分鐘,讀數(shù)一次,直到讀數(shù)不變?yōu)橹?。將最后讀數(shù)記下,再記錄當時的室溫及大氣壓力，
從附錄三查出此室溫時水的飽和蒸氣壓,計算鎂的當量及實驗測定的誤差。
五、實驗前準備的思考題
1.本實驗中置換出的氫氣的體積是怎樣量度的?為什么讀數(shù)時必須使水準瓶內(nèi)液面與量氣內(nèi)液面保持在同一水平面上?
2.量氣管內(nèi)氣體的體積是否等于置換出氫氣的體積?量氣管內(nèi)氣體的壓力是否等于氫氣的壓力？
4.在鎂與稀酸作用完畢后,為什么要等試管冷卻到室溫時方可讀數(shù)?
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