Визначення молярної маси еквівалента металу методом витіснення водню

Размещено на http://www.allbest.ru/

Лабораторна робота

Визначення молярної маси еквівалента металу методом витіснення водню

Мета: експериментально перевірити достовірність закону еквівалентів.

1. Теоретична частина

Еквівалентом хімічного елемента називають таку його кількість (), яка взаємодіє з одним молем атомів Гідрогену або заміщує один моль атомів Гідрогену в хімічних реакціях.

Визначається еквівалент хімічного елемента за формулою:

Наприклад:

Е(Н)= 1 моль

Е(О)= 1/2 моль (в оксидах);

Е(N)= 1/3 моль (в );

Е(Mg)=1/2 моль ;

E(Al)=1/3 моль;

Е(Fe)=1/2 моль (в );

Е(Fe)=1/3 моль (в );

Еквівалент не є сталою величиною.

Еквівалентом простої або складної речовини називають таку його кількість (), яка взаємодіє без залишку з одним еквівалентом Гідрогену або з одним еквівалентом будь-якої іншої речовини. Наприклад:

Е(Н₂)=1/2 моль;

Е(О₂)=1/4 моль; 2Н₂ + О₂ = 2Н₂О

1 моль ј моль

Е(N₂)=1/6 моль; N₂ + 3Н₂ = 2NH₃

1/6 моль 1 моль

Е(NH₃)=1 моль; NH₃ + Н⁺NH₄⁺

1 моль 1 моль катіон амонія

Еквівалент оксидів визначається за формулою:

Наприклад:

Е()=моль;

Е()=моль;

Еквівалент солей визначається за формулою:

Наприклад:

Е() = моль;

Е() = моль;

Еквівалент кислот в хімічних реакціях залежить від кількості заміщених катіонів Гідрогену і визначається за формулою:

Е(Н_хК3) = моль;

Наприклад:

H₃PO₄ + 3NaOH = Na₃PO₄ + 3H₂O; E(H₃PO₄) = моль;

H₃PO₄ + 2NaOH = Na₂HPO₄ + 2H₂O; E(H₃PO₄) = моль;

H₃PO₄ + NaOH = NaH₂PO₄ + H₂O; E(H₃PO₄) = 1 моль

Еквівалент основ в хімічних реакціях залежить від кількості заміщених аніонів гідроксильних груп і визначається за формулою:

Е(Е(ОН)_у ) = моль;

Наприклад:

Сa(OH)₂ + 2HCl = CaCl₂ + 2H₂O; E(Ca(OH)₂) = 2 моль;

Сa(OH)₂ + HCl = CaОНCl + H₂O; E(Ca(OH)₂) = 1 моль.

Еквівалентна маса - це молярна маса одного еквівалента хімічного елемента або речовини.

т_{Е =} МЕ ( ); М- молярна маса;

Наприклад:

т_Е(Mg)=24=12 ;

т_Е(Al₂O₃)=112=37,3 ;

т_Е(H₂SO₄)=98 =49 ;

т_Е(NaOH)=401=40.

Також еквівалентна маса розраховується за формулою:

т_Е= ,

де

m - маса речовини, n_E - число еквівалентів речовини.

Еквівалентний об'єм - це молярний об'єм одного еквівалента газоподібної речовини.

V_E=V_mE ;

V_m- молярний об'єм газоподібної речовини за н.у.

Наприклад:

V_E(Н₂)=22,4=11,2 ;

V_E(О₂)=22,4=5,6 .

Також еквівалентний об'єм розраховується за формулою:

V_E=,

де

V - об'єм газоподібної речовини, n_E - число еквівалентів газоподібної речовини.

В хімічних реакціях хімічні речовини реагують у строго еквівалентних кількостях речовин. В цьому полягає закон еквівалентів:

Хімічні речовини взаємодіють між собою в строго еквівалентних відношеннях.

Наслідки закону:

1. Кількості реагуючих речовин в хімічних реакціях пропорційні їх еквівалентам:

 ;

2. Маси реагуючих речовин в хімічних реакціях пропорційні їх еквівалентним масам:

;

3. Кількості еквівалентів реагуючих речовин в хімічних реакціях дорівнюють одна одній:

Завдання для самоконтролю

Рівень А.

1. Визначте еквівалент та еквівалентну масу хімічних елементів та речовин: Mg, Al, Na, P₂O_5, KOH, Al₂(SO₄)_3, HCl.

2. Визначте еквівалентний об'єм газоподібних речовин за н.у.: O_2, NH_3, N_2.

3. Визначте еквівалентну масу Нітрогена в наступних сполуках:

а) N₂O; б) NO; в) N₂O₃; г) NO₂; д) N₂O₅.

Рівень В.

1. Сульфід метала містить 29,48% Сульфуру. Визначте еквівалентну масу метала, якщо еквівалентна маса Сульфуру дорівнює 16 г/моль.

2. При розчиненні в воді 1,6 г металу виділилось 0,896 л (н.у.) водню.

3. Знайти еквівалентну масу ртуті, якщо з 1 г її оксиду при нагріванні виділилося 51,7 мл кисню.

Рівень С.

1. Визначте еквівалент метала, якщо на відновлення 6,8 г його оксиду необхідно стільки водню, скільки його утворилось при розчинні в хлоридній кислоті 13 г цинку.

2. На відновлення 4,8 г метала використали 2,016 л водню (н.у.). при розчиненні в хлоридній кислоті метала, який утворився, виділилось 1,344 л водню (н.у.). Визначте невідомий метал.

3. На нейтралізацію 9 г кислоти іде 8 г натрій гідроксиду. Визначте еквівалентну масу кислоти.

хімічний реакція еквівалент

2. Експериментальна частина

Метод ґрунтується на вимірюванні об'єму водню, який виділяється з кислоти при дії на неї металу.

Прилад, який використовується з цією метою, називається «сполучені сосуди». Складається із бюретки 1 для збирання водню і вирівнювального посуду 2 (бюретка або лійка), з'єднаних між собою гумовою трубкою. В бюретці рівень води повинен бути нижче нуля. Бюретку зверху закривають пробкою з газовідвідною трубкою, до якої приєднують пробірку 3, де протікатиме реакція між металом та кислотою. Об'єм водню, що виділиться в ході реакції, визначають за різницею рівнів води в бюретці до і після досліду. При цьому рівень води в посудинах повинен бути однаковим, щоб тиск газу в бюретці дорівнював атмосферному.

Хід роботи

Рівень А.

Визначення молярної маси еквівалента Магнію

На технологічних терезах з точністю до 0,01 г зважити шматочки магнію масою 2-3 г. В пробірку налити хлоридної кислоти (1/4 пробірки); тримаючи пробірки в нахиленому стані, помістити наважку металу (не опускаючи в кислоту) на стіну біля отвору пробірки і закрити пробірку пробкою з газовідвідною трубкою від бюретки. Перевірити прилад на герметичність. Для цього, не займаючи пробірки з бюреткою, перемістити вирівнювальний посуд разом з лапкою штативу таким чином, щоб рівень води в ньому став на 10-15 см вище, ніж в бюретці. Якщо різниця рівнів не змінюється, то прилад герметичний.

Привести воду в посудинах до одного рівня і відмітити рівень води в бюретці (а₁, в мл). Рівень води відмітити за нижнім краєм меніску з точністю до 0,1 мл. Струсити метал в кислоту. Спостерігати виділення водню і витискання води з бюретки. Після закінчення реакції привести прилад до кімнатної температури, а воду в посудинах до одного рівня і відмітити рівень води в бюретці (а₂, в мл). За різницею рівнів води розрахувати об'єм водню, що виділився (а₂-а₁, в мл).

Рівень В.

Визначення молярної маси еквівалента металу

Одержати наважку металу у лаборанта або викладача. Провести дослід, як описано в рівні А.

Запис результатів досліду для рівня А і Б

1. Номер металу - ;

2. Маса металу - г;

3. Рівень води в бюретці на початку досліду, а₁- мл;

4. Рівень води в бюретці після досліду, а₂- мл;

5. Об'єм водню, що виділився V(H₂) = a₂-a₁₌ мл;

6. Температура, t⁰C- ;

7. Атмосферний тиск, р- ;

8. Тиск насиченої водяної пари, р(Н₂О) - ;

9. Парціальний тиск водню, р(Н₂) = р - р(Н₂О) = .

Розрахунки

Для рівня А і В.

1. Привести об'єм водню до нормальних умов, використавши рівняння газового стану (об'єднаного газового закону Бойля Маріотта та Гей- Люссака):

2. Розрахувати молярну масу еквівалента металу, використовуючи закон еквівалентів:

n_Е(Н₂) = n_Е(Ме);

Для обчислення молярної маси металу визначитись з викладачем з еквівалентом металу.

3. Розрахувати молярну масу металу (експериментальну):

М(Ме) = або М(Ме) = m_Е n;

де п- кількість електрон-переходів в процесі Ме Ме^{п+ +} п

4. Розрахувати відносну похибку експерименту:

Рівень С

Визначення молярної маси еквівалента металу

Одержати наважку металу у лаборанта або викладача. Провести дослід, як описано в рівні А. Визначити молярну масу еквівалента металу, виконавши розрахунки за власною схемою.

Размещено на Allbest.ru