Химический практикум (стр. 4 )

1.  По уравнению Менделеева-Клапейрона рассчитать массу выделившегося газа (водорода):

(5)

где R = 8,314 Дж/моль×К.

2.  Далее по закону эквивалентов рассчитать эквивалентную массу металла (уравнение 2)

,

где =1г/моль.

4.3.  Расчет ошибки опыта

По найденной эквивалентной массе металла и валентности В (спросить у преподавателя) вычисляют молярную массу атома металла (Mе) и по периодической системе элементов определяют, какой был дан металл.

Рассчитать теоретическое (табличное) значение эквивалентной массы металла:

и вычислить относительную ошибку опыта, %

Т и п о в о й р а с ч е т

Пример

В результате опыта было установлено, что 0,322г (m) двухвалентного металла вытеснили из кислоты 119,8 см3 водорода (V) , собранного над водой при 180С (291 К) и давлении Р = 755,5 мм рт. ст. Определить эквивалентную массу металла и его название.

Решение

Первый способ

1.  Прежде приведем объем водорода V к нормальным условиям V0 .

Из уравнения (4):

2.  Из закона эквивалентов (3) находим эквивалентную массу металла

По валентности В и эквивалентной массе МЭ(Ме) находим молярную массу атома металла из формулы (1)

М(Ме)=∙В = 2 ∙ 32,96 = 65,92

В периодической системе элементов близкую к найденной атомной массе имеет цинк Zn (А табл = 65,37). Находим .

3.  Относительная ошибка опыта равна

Итак, была определена эквивалентная масса цинка с относительной ошибкой 0,85%.

Второй способ

1.  Парциальное давление водорода р(Н2) следует выразить в паскалях (н/м2), а объем V в м3. Парциальное давление водорода в мм. рт. столба равно = 755,5-15,5 = 740 (мм. рт. ст) или

V(H2)=119,8·10-6 (м3)

Рассчитаем массу выделившегося водорода из уравнения (5)

2.  По закону эквивалентов (2) находим эквивалентную массу металла

3.  Рассчитываем ошибку

5. Задачи для самопроверки

1.  Мышьяк образует два оксида. Массовая доля кислорода в них соответственно равна 34,8 и 24,3%. Рассчитайте молярную массу эквивалента мышьяка в этих оксидах и составьте формулы оксидов.

Ответ:15,32 и 24,92 г/моль.

2.  Один оксид марганца содержит 22,56% кислорода, а другой-50,5%.Вычислите молярные массы эквивалентов марганца в этих оксидах и составьте их формулы.

Ответ: 27,46 и 7,84 г/моль.

3.  Молярная масса эквивалента трёхвалентного металла равна 9 г. Вычислите атомную массу металла, молярную массу эквивалента его оксида и массовую долю кислорода в оксиде. Составьте формулу оксида.

Ответ: 27 г/моль, 17 г/моль, 89%.

4.  Одна и также масса металла соединяется с 1,591 г галогена и с 70,2 см3 кислорода, измеренного при н. у. Вычислите молярную массу эквивалента галогена.

Ответ:126,9 г/моль.

5.  Определите молярную массу двухвалентного металла, если 14,2 г оксида его образуют 30,2 г сульфата металла.

Ответ: 55 г/моль.

6.  Рассчитайте молярную массу эквивалента кислоты, если на нейтрализацию 18 г её израсходовано 16 г гидроксида натрия.

Ответ: 45 г/моль.

7.  При взаимодействии 3,24 г трехвалентного металла с кислотой выделяется 4,03 л водорода, измеренного при н. у. Определите молярную массу эквивалента и атомную массу металла.

Ответ: 9 и 27 г/моль.

8.  7 г железа вытесняют из кислоты 2,8 л водорода, измеренного при н. у. Определите молярную массу эквивалента металла и его валентность.

Ответ: 28 г/моль, 2.

9.  Сульфид металла (II) содержит 35,23% серы. Определите молярную массу эквивалента металла, если молярная масса эквивалента серы равна 16 г/моль.

Ответ: 29,4 г/моль.

10.  Из 0,4635 г оксида металла получено 0,4315 г металла. Определите молярную массу эквивалента металла и составьте формулу оксида, если валентность металла равна I.

Ответ: 107,88 г/моль.

11.  0,291 г меди растворили в азотной кислоте, полученную соль разложили, в результате получили 0,364 г оксида меди. Определите молярную массу эквивалента меди и её валентность.

Ответ: 31,89 г/моль, 2.

12.  Молярная масса эквивалента некоторого элемента равна 25 г/моль. Вычислите: а) массовую долю (%) кислорода в оксиде этого элемента; б) объём водорода, который потребуется для восстановления 0,5 г оксида.

Ответ: а) 32%, б) 0,17 л.

13.  При восстановлении 0,295 г оксида олова водородом получено 0,07 г воды. Определите молярную массу эквивалента олова и составьте формулу оксида.

Ответ: 29,93 г/моль.

14.  Определите молярную массу эквивалента металла, если 0,92 г его вытесняют из кислоты 114 см3 водорода, измеренного при н. у.

Ответ: 90,39 г/моль.

15.  При пропускании сероводорода через раствор, содержащий 2,98 г хлорида некоторого одновалентного металла, образуется 2,2 г его сульфида. Вычислите молярную массу эквивалента металла.

Ответ: 45,15 г/моль.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3

Реакции окисления – восстановления

1.  Цель работы: усвоить сущность реакции окисления-восстановления и приобрести навыки подбора коэффициентов к уравнениям этих реакций.

2.  Основы теории

Реакции, сопровождающиеся изменением степени окисления элементов, называются окислительно-восстановительными.

Процесс отдачи электронов атомом, молекулой или ионом называется окислением, а процесс присоединения электронов атомом, молекулой или ионом – восстановлением.

Вещества, атомы или ионы которых отдают электроны в ходе реакции, называются восстановителями. Восстановитель, отдавая электроны, окисляется, степень окисления его при этом повышается. Например:

2Сl - - 2е Сl20 – окисление

восстановитель

Mg0 – 2е Mg2+ – окисление

восстановитель

Вещества, атомы или ионы которых присоединяют электроны в процессе реакции, называются окислителями. Окислитель, присоединяя электроны, восстанавливается, степень окисления его при этом понижается. Например:

Сl20 + 2е 2Сl - – восстановление

окислитель

Fe3+ + 1е Fe2+ – восстановление

окислитель

Типичными восстановителями являются почти все металлы и многие неметаллы (С, Н2 и др.) в свободном состоянии; отрицательно заряженные ионы (S2-, I-, PH3 и др.); катионы степень окисления которых может возрасти (Sn2+, Fe2+,Cu2+ и др.); сложные ионы и молекулы, содержащие атомы в промежуточной степени окисления. В лаборатории в качестве восстановителей обычно применяют следующие кислоты и их соли: H2SO3 (Na2SO3), HI (KI), H3PO3(Na3PO3), HNO2(NaNO2). Для проведения восстановления при высоких температурах часто используют С, СО, Н2.

Окислителями могут быть атомы и молекулы некоторых неметаллов (в первую очередь галогены и кислород); сложные ионы и молекулы, содержащие атомы элементов в высшей и в одной из наиболее высоких степеней окисления (MnO4-, NO3-, SO42-, Cr2O7-2, PbO2 и др.); положительно заряженные ионы металлов (Fe3+,Au3+,Hg2+, Bi3+ и др.). В лаборатории в качестве окислителей чаще всего применяют: КMnO4, K2Cr2O7, HNO3, H2SO4конц. , H2O2, Br2(бромная вода).

Следует иметь в виду, что характер многих окислительно-восстановительных реакций зависит от характера среды, в которой они протекают. Для создания кислой среды обычно используют разбавленную серную кислоту.

В любой окислительно-восстановительной реакции общее число электронов, отданных восстановителем, равно общему числу электронов, принятых окислителем (правило электронного баланса).

Метод электронного баланса. Подбор коэффициентов согласно этому методу осуществляется в следующей последовательности:

1)  определяют степень окисления тех элементов, которые изменяли ее в процессе реакции;

2)  определяют изменения, происшедшие в значениях степеней окисления, и записывают выявленные перемещения электронов в виде электронных уравнений, соблюдая законы сохранения числа атомов и заряда в обеих частях уравнений;

3)  на основе правила электронного баланса определяют по наименьшему кратному общее число перемещающихся электронов и находят коэффициенты (множители) для окислителя и восстановителя. Проставляют найденные коэффициенты перед соответствующими веществами в уравнении реакции;