Химический практикум (стр. 3 )

Таким образом, – эквивалентная масса вещества (или молярная масса эквивалента), это такое количество вещества, которое взаимодействует (или замещает в реакции) с 1 г водорода (молем атомов водорода) или с 8 г кислорода (0,5 моля атомов кислорода).

Например, в соединениях НСl, Н2S, NH3, CH4 эквивалентные массы хлора, серы, азота, углерода соответственно равны 35,5 г/моль, 16г/моль, 4,67 г/моль и 3 г/моль.

Эквивалентные массы сложного веществ вычисляют по формулам:

(кислоты) = М (кислоты) / основность кислоты

(основания) = М (основания) / кислотность основания

(оксида) = (элемента) + (О)

(соли) /М (соли)· (валентность металла· число атомов металла)

Введение в химию понятия «эквивалент» позволило сформулировать закон, называемый законом эквивалентов.

Вещества взаимодействуют друг с другом в количествах, пропорциональных их эквивалентам.

При решении некоторых задач удобнее пользоваться другой формулировкой закона эквивалентов:

Масса (объемы) реагирующих друг с другом веществ пропорциональны их эквивалентным массам (объемам):

, (2) , (3)

,

где , – объем эквивалентной массы газообразных веществ и при нормальных условиях (н. у.). Для водорода он равен 11,2 л/моль, для кислорода – 5,6 л/моль.

Рассмотрите вопросы:

1.  Что называется эквивалентом вещества?

2.  Что такое эквивалентная масса вещества?

3.  Как определить эквивалентные массы кислоты, основания, соли в обменных реакциях?

4.  Рассчитайте эквивалентные массы исходных веществ в реакциях обмена:

Al(OH)3 + HCl = Al(OH)2Cl + H2O

Al(OH)3 + 2HCl = AlOHCl2 + 2H2O

Al(OH)3+ 3HCl = AlCl3+ 3H2O

Mn(OH)2+ H2SO4 = Mn(HSO4)2 + H2O

Mn(OH)2 + H2SO4 = MnSO4 +2H2O

5.  Всегда ли эквивалент и эквивалентная масса является постоянными величинами? Приведите примеры.

6.  К 1 г соляной кислоты прибавили раствор, содержащий 1г гидроксида натрия. Будет ли полученный раствор нейтральным, кислым или щелочным? Приведите расчет.

3.  Экспериментальная часть.

В данной лабораторной работе определение эквивалентной массы металла основано на реакции растворения известной массы металла (навески) в избытке соляной кислоты НСl. В процессе выполнения опыта измеряют объем вытесненного водорода (рис.1).

Прибор для определения эквивалентной массы металла состоит из бюретки [1] на 25мл и уравнительного сосуда [2] , соединенных внизу резиновой трубкой [3] и наполненных водой.

Верхний конец бюретки резиновой трубкой соединен со стеклянным тройником [4], к отросткам которого присоединена колбочка [5] объемом 20 – 30 мл и пробирка [6] объемом 4 – 5 мл.

Рис.2.1. Прибор для определения

эквивалентной массы металла

Порядок выполнения работы

3.1.  Колбочку [5] и пробирку [6] отсоединить от прибора.

3.2.  Уравнительный сосуд [2] вместе с лапкой штатива поднять и закрепить в верхнем положении так, чтобы уровень воды в бюретке [1] установился приблизительно на нулевом делении.

3.3.  Отросток тройника, к которому присоединяется колбочка, тщательно протереть фильтровальной бумагой для удаления капель жидкости.

3.4.  В колбочку [5] внести навеску металла (получить у преподавателя) и присоединить колбочку к прибору.

3.5.  В пробирку [6] налить около 4 мл 10% раствора соляной кислоты (≈ 3/4 объема пробирки) и присоединить к прибору.

3.6.  Проверить герметичность прибора. Для этого переместить уравнительный сосуд [2] вместе с лапкой штатива так, чтобы уровень воды в нем стал на 5 – 10 см выше, чем в бюретке[1]. Если разница в уровнях не изменяется, прибор исправен («держит»); если уровень в бюретке [1] совпадает с уровнем жидкости в уравнительном сосуде, то прибор негерметичен, пропускает воздух, о чем следует сказать лаборанту.

3.7.  Если прибор герметичен, то привести воду в бюретках к одинаковому уровню путем перемещения уравнительного сосуда [2] .Отметить уровень воды в бюретке [1] . Отсчет производить по нижнему мениску воды с точностью до 0,1 мл.

3.8.  Пробирку [6] наклонить так, чтобы кислота перелилась в колбочку [5] с металлом. Наблюдайте выделение водорода и вытеснение воды из бюретки [1]. По окончании реакции опустите уравнительный сосуд [2] до уровня воды в бюретке [1] и дайте колбочке охладиться до комнатной температуры.

3.9.  Приведите воду в бюретках к одинаковому уровню. Запишите новый уровень воды в бюретке [1]. Почему после реакции уровни воды в бюретках нужно уравнять обязательно?

3.10.  По разностям уровней воды до и после реакции рассчитайте объем выделившегося водорода (V).

Опытные данные записать в табл. 1.

Таблица 1

Измеряемая величина	Обозначение	Числовые значения
Масса металла, г	mMe
Температура опыта, оС	t
Абсолютная температура, К	T
Атмосферное давление,(мм рт. ст.)	P
Упругость пара над водой при температуре опыта, (мм рт. ст.)	Р(Н2О)
Парциальное давление газа, (мм рт. ст.)	P(Н2)
Объем выделившегося газа при температуре опыта, мл	V(Н2)
Объем выделившегося газа при нормальных условиях, мл	Vо(Н2)
Масса выделившегося газа, г	m(Н2)
Молярная масса газа, г/моль	М(Н2)
Молярный объем эквивалента водорода, л/моль	VЭо ( Н2)

4.  Обработка опытных данных.

4.1.  Первый способ расчета эквивалентной массы металла – по эквивалентному объему выделившегося газа.

1.  Привести объем выделившегося водорода к нормальным условиям по уравнению газового состояния

; отсюда (4)

где V0 – объем водорода при н. у., мл; Р0 –парциальное давление водорода при н. у., равное 101,3 кПа или 760 мм рт. ст.; Т0 – температура, 273 К; V – объем водорода при данных условиях, мл; Т – температура опыта, равная ( t + 273) К; – парциальное давление водорода при условиях опыта.

Когда вода в бюретках 1, 2 находится на одном уровне, то атмосферное давление равно Р = +. Отсюда, парциальное давление водорода равно разности между атмосферным давлением и упругостью водяных паров (-).

– упругость водяных паров (табл. 2).

2.  Вычислить эквивалентную массу металла по закону эквивалентов (3):

,

где = 22,4/2 = 11,2 л/моль.

Таблица 2

Упругость насыщенных паров воды

Температур, °С	Упругость, мм рт. ст.	Температура, °С	Упругость, мм рт. ст.	Температура, °С	Упругость, мм рт. ст.
-10	2,05	4	6,1	18	15,5
-9	2,13	5	6,6	19	16,5
-8	2,32	6	7,0	20	17,5
-7	2,53		7,5	21	18,7
-6	2,76	8	8,0	22	19,8
-5	3,01	9	8,6	23	21,1
-4	3,28	10	9,2	24	22,4
-3	3,57	11	9,8	25	23,8
-2	3,68	12	10,5	26	25,2
-1	4,22	13	11,2	27	26,7
0	4,58	14	12,0	28	28,4
1	4,9	15	12,8	29	30,1
2	5,3	16	13,6	-	-
3	5,7	17	14,5	-	-

4.2.  Второй способ расчета эквивалентной массы металла – по массе выделившегося газа.