В реакціях відновлення окислення ми визначаємо хімічний еквівалент як маса речовини, виражена в грамах, здатна прийняти або віддати один моль електронів.

Для експериментального обчислення «грамового еквіваленту Mg» ми проведемо повну реакцію відомої маси магнію з соляною кислотою (HCl). В кінці реакції, коли HCl буде використано в надлишку, кількість утвореного Н2 буде пропорційною кількості використаного Mg. Маса виробленого водню буде розрахована з його обсягу, який ми будемо збирати у градуйовану скляну трубку, як зазначено нижче, та використовуючи для розрахунку рівняння ідеального газу. Знаючи загальну масу Mg, використаної в реакції, можна легко визначити масу в грамах Mg, яка необхідна для виділення 1 грам-атома водню; це значення відоме як "грамовий еквівалент Mg".


2.2 Експериментальна частина:

Для проведення цього експерименту необхідно мати градуйовану трубку, закриту на одному кінці, та пристосовану пробкову пробку, подібну показаній на фотографії, яка буде розташована на відкритому кінці згаданої трубки. Ця пробка оснащена мідним дротом, закінченим спіраллю, на якому буде закріплена магнієва стрічка, а також містить отвір, що дозволяє пропускати рідини.

ідеального газу


Почнемо з зважування шматка стрічки Mg від 2 до 3 см, який складемо і закріпимо на мідній спіралі.


Всередину градуйованої пробірки ми наливаємо приблизно 6 мл 8М HCl; Бажано робити це з нахиленою трубкою, щоб спонукати рідину ковзати.

Потім і обережно ми заповнюємо пробірку водою, намагаючись не рухати її, щоб уникнути, наскільки це можливо, суміші між обома рідинами. Поки вода наливається, вона буде тягнути вниз HCl, який прилип до стінок трубки, так що гирло трубки буде очищене від неї. На них не повинно бути прилиплих бульбашок, тому ми можемо м’яко постукати, щоб вигнати їх. Як тільки пробірка повністю промиється водою і не матиме бульбашок, вона буде закрита ковпачком, що містить стрічку Mg.

Після закриття не повинно залишатися бульбашок повітря. Спіраль з Mg залишатиметься в кінці трубки, де спочатку є лише вода, тому в цей момент реакція ще не розпочалася.

Далі ми перевернемо трубку і введемо її кінець тампоном у ємність з водою у вертикальному положенні і притримуємо її до опори. Цей маневр прискорить дифузію HCl, яка буде контактувати з Mg.

Коли кислота дифундує, реакція починається, чітко спостерігаючи утворення газу, водню.

Після закінчення реакції, яка виявляється при припиненні газоподібного виділення, трубку обережно постукують, щоб усі прилипли бульбашки піднялися.

Нарешті, ми виміряємо об’єм газу, зібраного в пробірці, для чого перейдемо до закриття отвору в ковпачку та знову введемо пробірку вертикально, у цьому випадку, в пробірку, наповнену водою.

Ми подбаємо про те, щоб внутрішній рівень рідини бюретки вирівнювався із зовнішнім рівнем. Ось як ми обов’язково вимірюємо об’єм водню, що утворюється при атмосферному тиску.

Для того, щоб розрахувати кількість молей Н2, утворених за допомогою рівняння ідеального газу, ми також повинні записати температуру води, температуру та атмосферний тиск у лабораторії та тиск пари води при цій температурі, яка необхідно знати фактичний тиск водню. Ми повинні повторити процес двічі, щоб отримати середнє значення.


2.3 Приклад:

Кількість Mg 0,021 г.
Температура води 21 єC
Лабораторна температура 21 єC
Атмосферний тиск в лабораторії 705 мм рт. Ст
Тиск пари води при 21єС 19 827 мм рт. Ст
Об’єм водню 0,0248 л
Mg еквівалентна вага 11.17
Відносна помилка 8.14

реакція:

Окислення: Mg → Mg 2+ + 2e Е ° = 2,356 в
Скорочення: 2H + + 2e → H2 E ° = 0,000 v
E ° = E ° катод- E ° вузол = 2,356 v

Реакція виникає спонтанно:

ΔG ° = –n · F · E ° = –2 · 96,480 · 2,356 = - 450 372,96 Дж/моль

розрахунки:

Фідроген = Патм - Пара води = 705 - 19 827 = 685 173 мм рт. Ст