microbik.ru
1
Белорусский Государственный Университет Информатики и радиоэлектроники.

Кафедра химии.

Отчёт по лабораторной работе №1

Химические эквиваленты простых и сложных веществ.

Выполнила студентка Проверила:

1 курса ФКП 111101 Соловей Н.П.

Доморёнок Д.А.

Минск, 2011г.

Экспериментальная часть

Цель работы: пользуясь методом вытеснения водорода или другого газа, определить эквивалентные массы металла и соли.

  1. Определение эквивалентной массы металла методом вытеснения водорода.

    1. Ход и данные опыта.

Запишем реакцию данного опыта в молекулярном виде:

Ме + 2HCl  MeCl2 + H2

и в ионном виде:

Ме2+ + 2H+  Me2+ + H2

Взвесим образец металла на аналитических весах и поместим в одно колено пробирки Оствальда. В другое колено нальём 15%-ого раствора соляной кислоты. Присоединив пробирку Оствальда к прибору для определения эквивалента, измерим необходимые данные (V1 – уровень воды в бюретке). Затем наклоним пробирку так, чтобы кислота перелилась в колено с металлом. Выделившийся водород (пузырьки газа) указывает на то, что реакция проходит успешно. По окончанию реакции отметим уровень воды в бюретке (V2) и остальные необходимые измерения для заполнения таблицы. Полученные данные опыта внесём в ниже приведенную таблицу (табл.1):

Наименование измерений

Обозначение

Численные значения

Единица измерений

Масса образца металла

m

0,0218

г

Температура опыта

T

297,5

К

Объём выделившегося водорода



23,6

мл

Атмосферное давление

Ратм

101,97

кПа

Давление насыщенных водяных паров



3,08

кПа

Давление выделившегося водорода



98,89

кПа

Таблица 1

    1. Расчёт и анализ данных.

Разность уровней (V2 – V1) равна объёму выделившегося водорода





Водород, собранный над водой, содержит водяной пар. Даже при комнатной температуре пар обладает некоторым давлением. Поэтому давление в бюретке равно сумме парциальных давлений водяного пара и водорода.







Необходимо привести объём выделившегося водорода к нормальным условиям, используя уравнение состояния идеального газа:







Применим закон эквивалентов и вычислим эквивалентную массу неизвестного металла:





Используя формулу эквивалентной массы для любого элемента, найдём молярную массу неизвестного металла, учитывая что валентность металла 2:



 Ме = Mg

  1. Пользуясь периодической таблицей Менделеева установили, что неизвестным металлом является магний.

По физическим свойствам магний блестящий, серебристо-белый, относительно мягкий и пластичный металл. Температура плавления равна 651ᵒС и температура кипения  1107ᵒС.

По химическим свойствам магний – щелочноземельный металл, находящийся во второй главной группе периодической системы Менделеева под номером 12. Атомная масса магния равна 24,305г/моль. Раскаленный магний реагирует с водой. Щелочи на магний не действуют, в кислотах он растворяется легко с выделением водорода. При нагревании на воздухе магний сгорает, с образованием оксида, также с азотом может образовываться небольшое количество нитрида.

Магний – активный металл, валентность которого равна 2, а заряд 2+. Также магний имеет два валентных электрона и прочную металлическую связь, что отражается на его физических свойствах.

2)Абсолютная погрешность находится по формуле: Mтеор  Mполуч

24,305 – 23,1 = 1,205 г/моль

Относительная погрешность численно равна отношению относительной погрешности к теоретической молярной массе выраженной в процентах:



3)При определении эквивалентной массы металлов, находящихся в ряду напряжений левее водорода, раствор кислоты можно заменить раствором соли. Например:

Fe + CuSO4 = Fe SO4 + Cu

Ba + 2HCl = BaCl2 + H2



    1. Вывод.

Пользуясь периодической таблицей Менделеева установили, что неизвестным металлом является магний. Для определения эквивалентной массы металлов, стоящих до водорода в ряду напряжений, раствор кислоты можно заменить раствором соли.


  1. Определение эквивалентной массы соли.

    1. Ход и данные опыта.

Запишем реакцию данного опыта в молекулярном:

CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2CO3

и ионном виде:

CaCO3 + 2H+ = Сa2+ + CO2 + H2O
Поместим в одно колено пробирки Оствальда карбонат кальция, а в другое нальём 10 мл 15%-ного раствора соляной кислоты. После проверки герметичности, проведём реакцию взаимодействия карбоната кальции с соляной кислотой. По окончании процесса реакции найдём необходимые данные для заполнения ниже приведенной таблицы (табл. 2).


Наименование измерений

Обозначение

Численные значения

Единица измерений

Масса образца соли

m

0,0600 10-3

Кг

Температура опыта

Т

297,5

К

Объём выделившегося углекислого газа



12 10-3

Л

Атмосферное давление

Ратм

101,97

кПа

Давление насыщенных водяных паров



3,08

кПа

Давление выделившегося углекислого газа



98,89

кПа

Таблица 2
2.2 Расчёт и анализ данных.

Разность уровней (V2 – V1) равна объёму выделившегося углекислого газа:





Давление в бюретке равно сумме парциальных давлений водяного пара и углекислого газа:







Массу CO2 рассчитаем, используя уравнение Менделеева-Клайперона:







Применим закон эквивалентов для нахождения эквивалентной массы углекислого газа:





Применим закон эквивалентов для нахождения эквивалентной массы CaCO3:






  1. - тириотическая эквивалентная масса

Абсолютная погрешность численно равна разности териотической и полученной эквивалентной массы:

62 – 50 = 12 г/моль

Относительная погрешность численно равна отношению абсолютной погрешности к териотической эквивалентной массы выраженной в процентах:

= 24%

  1. При расчётах использовали значение эквивалентной массы CO2 в 2 раза больше теоретического, так как эквивалентная масса не являются постоянной величенной, а зависит от условия протекания реакции (процесса).

  2. Опыт вытеснения газа позволяет вычислить эквивалентную массу некоторых сложных веществ в частности и карбоната кальция.

2.3. Вывод.

Опыт вытеснения газа позволяет вычислить эквивалентную массу некоторых сложных веществ в частности и карбонатов.
Контрольные вопросы

  1. Мышьяк образует два оксида, из которых один содержит 65,2% As, другой – 75,5% As. Определите эквивалентную массу мышьяка в обоих оксидах. От чего зависит эквивалент химического элемента?

As2Ox

mAs = 65,2%

mO = 100 % - 62,5 = 34,8% - кислорода в первом соединении.




 As2O5
As2Oy

mAs = 75,5%

mO = 100 % - 75,5% = 24,5% - кислорода в первом соединении.





 As2O3

Эквивалент химического эквивалента зависит от условия протекания реакции.

Ответ: ; ; от условия протекания реакции.

  1. Металл (II) массой 13,43 г вытеснил из раствора кислоты 5 л водорода, собранного над водой и измеренного при температуре 291К и 101,3 кПа. Давление насыщенного пара воды равно 2,07 кПа. Определите, какой это металл.















 Me = Zn

Ответ: Цинк (Zn)

  1. Сколько граммов гидроксида натрия вступило в реакцию, если в результате получилось два эквивалента металла.

Так как в результате реакции получилось два эквивалента металла, то справедлива формула:






Ответ: 80 г

  1. Сколько моль эквивалентов сероводорода получилось при взаимодействии водорода и 8 г серы при н.у.?

H2 + S = H2S





Исходя из закона эквивалентов, в реакции получилось 0,5 моль H2S.
Ответ: 0,5 моль.