Металла по водороду

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКВИВАЛЕНТА И ЭКВИВАЛЕНТНОЙ МАССЫ

Подписано в печать. Формат 60х90 1/16.

Методические указания

Департамент кадров и учебных заведений

Самарский государственный университет путей сообщения

Кафедра "Общая и инженерная химия"

к выполнению лабораторных работ по химии для студентов всех специальностей

очной формы обучения

Составители: Л. М.Васильченко

Г. Б.Сеницкая

А. В.Халикова

В. М.Яковлев

Н.В.Сотова

Самара

УДК 546

Химия. Лабораторные работы по химии для студентов дневной формы обучения

всех специальностей. Самара: СамГУПС, 2009. - с.

Утверждено на заседании кафедры ОИХ, протокол № 9 от 09.04.2009г.

Печатается по решению редакционно-издательского совета университета

Составители: Васильченко Лидия Михайловна

Сеницкая Галина Борисовна

Халикова Алла Викторовна

Яковлев Виктор Михайлович

Сотова Наталья Васильевна

Редактор:

Комп. верстка:

Бумага писчая. Печать оперативная. Усл. п.л.

Тираж экз. Заказ №.

ã Самарский государственный университет путей сообщения, 2009

Введение

Настоящие указания, написанные коллективом кафедры общей и инженерной химии, представляют собой сборник лабораторных работ по общей химии, составленный в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования от 14 апреля 2000 года.

Методические указания содержат описания лабораторных работ.

Каждая работа включает теоретическую и практическую часть. Теоретическая часть содержит в сжатой форме основные сведения и расчетные формулы по теме лабораторной работы и предназначена для того, чтобы студенты сделали нужные выводы об изучаемых химических явлениях и процессах.

Практическая часть содержит описание опытов, проводимых полумикрометодом.

Студенты приступают к работе после предварительного обсуждения с преподавателем практического хода работы и содержания выводов, которые надлежит сделать после выполнения данной работы.

Рекомендуемая литература:

Основная:

1. Коровин Н.В. Общая химия. М.: Высшая школа, 2000.

2. Глинка Н.Л. Общая химия. М.: Высшая школа, 2001.

3. Курс химии. Ч.1, общетеоретическая / Под ред.Дмитриева Г.А., Лучинского Г.П. и Семишина В.И. М.: Высшая школа, 1991.

4. Глинка Н.Л. Задачи и упражнения по общей химии. М.: Высшая школа, 2001.

Учебно-методическая:

5. Справочный материал по дисциплинам «Химия» и «Коррозия металлов» для студентов 1 курса всех специальностей и форм обучения. Самара, СамГАПС, 2005г.

Лабораторная работа №1

Цель работы: практически, опытным путем научиться определять эквивалент и эквивалентную массу металла по объему газа, выделенного в ходе реакции. Научиться проводить различные рациональные расчеты с использованием закона эквивалентов.

Теоретическая часть.

Из закона постоянства состава, кратных и объемных отношений следует, что элементы соединяются друг с другом в строго определенных количественных соотношениях, которые называют эквивалентами или эквивалентными массами.

Для определения эквивалентов и эквивалентных масс нужно знать, что такое моль и мольная масса.

Моль - это количество вещества, в котором содержится число частиц любого определяемого сорта, равное постоянной Авогадро (6,02 ^.10²³). Например: 3 ^.10²⁴ молекул воды составят 5 моль.

Мольная (молярная) масса вещества в граммах численно равна его относительной молекулярной (атомной) массе, выраженной в атомных единицах массы (а.е.м.). Масса 1 моля вещества выражается в г/моль. Например: молярная масса Н₂О и атомная масса кислорода соответственно равны 18 и 16 а.е.м., их мольные массы равны 18 г/моль и 16 г/моль. Эквивалентом элемента называется такое его количество, которое соединяется 1с молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях. Например, в соединениях НВг, Н₂О, РН₃ эквиваленты брома, кислорода, фосфора соответственно равны 1 моль, 1/2 моль, 1/3 моль.

Масса одного эквивалента называется его эквивалентной массой. Так, в приведенных выше примерах, эквивалентные массы брома, кислорода, фосфора соответственно равны 79,9 г/моль, 16:2 = 8 г/моль, 31:3= 10,3 г/моль.

Эквивалентом сложного вещества называется такое его количество, которое взаимодействует без остатка с одним эквивалентом водорода или с одним эквивалентом любого другого вещества. Расчеты, связанные с определением эквивалентных масс, проводятся по закону эквивалентов: массы (объемы) реагирующих друг с другом веществ, пропорциональны их эквивалентным массам (объемам). Математически закон выражается зависимостью:

(1)

где: m, (V) - массы (объемы) реагирующих веществ;

Э, (V_экв.) - эквивалентные массы (объемы).

Эквивалентную массу простого вещества можно вычислить по формуле:

где - мольная масса атома элемента,

В - валентность элемента.

Так, например, эквивалентные массы водорода и кислорода соответственно равны:

Эквивалентный объем газа можно вычислить по формуле:

Так, например, эквивалентные объемы водорода и кислорода соответственно равны:

Эквивалентные массы сложных веществ можно вычислить по формулам:

(2)

n_O, n_OH, n_H, n_Me – число атомов кислорода, гидроксильных групп, атомов водорода, металла соответственно в оксиде, основании, кислоте, соли; В – валентность, 8 – эквивалентная масса кислорода, 1 – эквивалентная масса водорода, 17 – эквивалентная масса гидроксильной группы.

В данной работе определение эквивалентной массы металла основано на измерении объема водорода, вытесненного активным металлом из разбавленной кислоты. Измеренный объем водорода при условиях опыта приводится к нормальным условиям:

Затем по формуле (1) определяют эквивалентную массу.

Рисунок и описан и е прибора для определе ния эквивалента металла

Рис.1.1

Прибор состоит из бюретки 1, соединенной резиновыми трубками с воронкой 2 и двухколенной пробиркой 3. Прибор смонтирован на штативе Бунзена.

Реактивы и посуда.

Прибор для определения эквивалента металла (рис.1.1), барометр, термометр, мерный цилиндр емкостью 10 мл, воронка, 10 % - ный раствор соляной кислоты, металлический магний.

Практическая часть

1. В одно колено пробирки 3 внесите магний, а в другое колено пробирки через воронку налейте около 12мл 10%- ного раствора соляной кислоты. Наденьте двухколенную пробирку на пробку, соединенную резиновой трубкой с бюреткой.

2. Необходимым условием протекания опыта является герметичность всей системы, поэтому проверьте прибор на герметичность. Для этого воронку 2 опустите или поднимите на 25-30 см и держите на одном уровне 1 -2 минуты. Если уровень воды в бюретке 1 не изменится за это время, то прибор герметичен. Если же уровень воды в бюретке будет снижаться или подниматься до уровня воды в воронке, то вращательными движениями добейтесь плотного прилегания всех пробок и снова проверьте герметичность прибора.

3. Убедившись в герметичности прибора, отметьте уровень воды в бюретке 1, а затем постепенно (первая порция кислоты должна быть небольшой во избежание бурного выделения газа) наклоните двухколенную пробирку так, чтобы кислота перелилась в колено с магнием.

4. По окончании реакции подождите 1 минуту, пока газ примет температуру помещения и измерьте объем водорода, вытесненного магнием. Для этого установите воронку на такой высоте, чтобы вода в воронке и бюретке была на одном уровне, то есть газ находился при атмосферном давлении. Деление бюретки, против которого установится уровень воды, будет соответствовать объему выделившегося водорода при условиях проведения опыта. (Если в начале опыта уровень воды находился не на нулевой отметке, то из конечного показания уровня воды надо вычесть число, соответствующее начальному уровню воды). В таблицу 1.1 запишите значения указанных в ней величин.

Таблица 1.1 Параметры для расчета эквивалента металла.

m, г	P, Па	Т, К	V, мл	Р^0, Па	Т^0, К	V^0, мл	h, Па

Определите давление Р по барометру и температуру Т по термометру.

Давление насыщенного водяного пара h, соответствующее температуре опыта Т, выпишите из следующей таблицы:

Таблица 1.2 Давление насыщенного водяного пара при различных температурах

Т, К	h, Па

Р⁰ - давление при нормальных условиях, равное 101325 Па;

Т⁰ - температура при нормальных условиях, равная 273 К.

Расчет

Напишите уравнение реакции магния с соляной кислотой.

Измеренный объем водорода V приведите к нормальным условиям по уравнению Клапейрона (3):

Из математического выражения (1) закона эквивалентов определите эквивалентную массу магния:

Определите теоретическое значение эквивалентной массы магния по формуле:

где - мольная масса металла, В валентность металла.

Сравните полученное практическое значение эквивалентной массы Э магния с теоретическим значением Э_т.

Рассчитайте процент относительной ошибки опыта по формуле:

Указания по технике безопасности

Необходимым условием протекания опыта является герметичность всей системы. Она в основном определяется тем, насколько плотно прилегают пробки к двухколенной пробирке и бюретке. При проверке герметичности прибора во избежание порезов рук стеклом, которые могут возникнуть при чрезмерном нажиме пробки на стекло, необходимо двухколенную пробирку, пробку и бюретку держать полотенцем.

Лабораторная работа №2

Дата добавления: 2014-11-07