Неорганическая химия (стр. 13 )

Данные опыта	Номер опыта
1	2
Масса пробирки с веществом до нагревания, г
Масса пробирки с веществом после нагревания,
Масса выделившегося кислорода, г
Атмосферное давление (по барометру), мм рт. ст.
Комнатная температура, °С
Давление водяного пара, мм рт. ст.
Истинное давление кислорода в колбе, мм рт. ст
Объем воды в стакане до опыта, мл
Объем воды в стакане после опыта, мл
Объем выделившегося кислорода при условиях опыта, мл
Объем выделившегося кислорода при нормальных условиях, мл
Молекулярная масса кислорода (вычислить на основании уравнения Менделеева-Клапейрона и исходя из плотности кислорода по воздуху)
Величина ошибки определения молекулярной массы, %

Привести давление в приборе к атмосферному, поднимая или опуская стакан с водой или колбу. Закрыть зажим. Измерить объем воды в стакане переливанием ее в мерный цилиндр. Взвесить пробирку на аналитических весах с той же точностью.

Опыт повторить (всякое количественное определение должно быть произведено не менее двух раз до получения сходящихся результатов), выполняя все указания, сделанные выше. Данные наблюдений и расчетов записать в журнал:

3.1.2. Лабораторная работа № 3

«Определение молекулярной массы диоксида углерода»

Диоксид углерода может быть получен в аппарате Киппа или взят из баллона, в котором он находится под давлением. Для определения молекулярной массы диоксида углерода взять сухую плоскодонную колбу емкостью 500 мл с хорошо пригнанной резиновой пробкой. При помощи резинового кольца или карандаша

Данные опыта	Номер опыта
	1	2
Масса колбы с диоксидом углерода, г
Масса колбы с воздухом, г
Атмосферное давление (по барометру), мм рт. ст.
Температура, °С
Объем воздуха в колбе при условиях опыта, мл
Объем воздуха в колбе при нормальных условиях, мл
Масса воздуха в объеме колбы, г
Масса пустой колбы, г
Масса диоксида углерода в объеме колбы, г
Масса 1 л диоксида углерода, г
(из данных опыта)
Плотность диоксида углерода по водороду
Молекулярная масса диоксида углерода
Величина ошибки определения молекулярной массы, %

по стеклу сделать отметку на горлышке колбы в том месте, где кончается пробка. Взвесить колбу с пробкой с точностью до 0,01 г.

При заполнении колбы диоксидом углерода газоотводную трубку аппарата Киппа или баллона с диоксидом углерода опустить до дна колбы. Когда колба заполнится газом (как это определить?), медленно (почему?) вынуть газоотводную трубку, закрыть отверстие колбы пробкой и взвесить. Заполнение колбы диоксидом углерода производить несколько раз, до тех пор, пока не будет получена постоянная масса. Определить объем колбы, наполнив ее водой до метки. Отметить температуру и давление. Вычислить молекулярную массу диоксида углерода. Полученные результаты занести в таблицу:

Задания по теме

«Определение молярной массы газа»

1.  Газовые законы: закон Бойля-Мариотта, Гей-Люссака, Клапейрона, уравнение Клапейрона-Менделеева. Универсальная газовая постоянная. Единицы измерения, численные выражения.

2.  Закон Авогадро и следствия из него. Число Авогадро. Абсолютная и относительная массы газов. Определение молекулярных масс газов и паров по относительной плотности, по уравнению газового состояния. Смеси газов. Закон парциальных давлений.

3.  Способы определения атомных масс. Закон изоморфизма. Метод Канницаро. Правило Дюлонга-Пти. Ограничения действия правила Дюлонга-Пти и метода Канницаро.

Литература: [12] гл. 4; [13] т. 1, гл. 3; [14] гл. 2, § 19.

Вопросы и задачи

[10] №№ 15, 16, 24 (стр. 11); [11] №№ 45, 84, 95.

[3] гл. 3, лабораторная работа “Определение молекулярной массы диоксида углерода”

3.2. Определение химических эквивалентов металлов

Для расчета количеств простых и сложных веществ, участвующих в реакции, необходимо знать отношении, в которых соединяются их массы, т. е. «соединительные веса» - эквиваленты либо элементов, либо веществ. За единицу эквивалента принята весовая доля в соединении самого легкого элемента водорода. По отношению к водороду эквивалент элемента определяется его массой, вместившей или соединившейся с одной единицей массы водорода.

Однако не все элементы взаимодействуют с водородом, но большинство из них реагирует с кислородом, поэтому чаще приходится рассчитывать эквивалент элемента по отношению к кислороду. Поскольку при взаимодействии кислорода с водородом образуется вода, в молекуле которой отношение масс этих элементов составляет 8 : 1, постольку эквивалент кислорода принят равным 8. По отношению к кислороду эквивалент элемента определяется его массой, заместившей или соединившейся с 8 единицами массы кислорода. Определяя эквивалент элемента в его различных соединениях, например фосфора в полутораоксиде Р2О3 и в полупятиоксиде Р2О5 или серы в сероводороде H2S, в диоксиде SO2 и в триоксиде SO3, нетрудно обнаружить связь величины эквивалента элемента и с одним из показателей состояния элемента в соединении.

В первом оксиде фосфора на 8 единиц массы кислорода приходится 10,3 единицы массы фосфора, а во втором лишь 6,2 (АР — 31). Следовательно, в полутораоксиде атомная масса фосфора включает в себя 3 эквивалента этого элемента, а в полутупятиоксиде 5. В сероводороде эквивалент серы равен 16, в диоксиде 8 и в триоксиде 5,7, т. е. ее атомная масса (As — 32) включает в себя 2,4 и 6 эквивалентов соответственно.

Числа 3 и 5 (для фосфора); 2, 4 и 6 (для серы) показывают не что иное, как формальную валентность этих элементов в их соединениях.

В настоящее время вместо термина «формальная валентность» употребляют понятие «степень окисления» (или «зарядность» элемента), которое широко применяется для количественных расчетов в химии.

Степень окисления элемента — условная величина, показывающая величину заряда атома элемента в соединении при условии, что заряд атома водорода равен 1+, а атома кислорода 2-, т. е, что все связи в соединении ионные.

Степень окисления связана с эквивалентом элемента (Э) простой зависимостью

Э = , где z- абсолютная величина степени окисления, А – атомная масса.

Эквиваленты веществ определяются для каждой конкретной реакции. Химические реакции можно условно разделить на две группы:

а) реакции, в ходе которых изменяется степень окисления некоторых элементов, в ходе которых изменяется степень окисления некоторых элементов, образующих вещество;

б) реакции, протекающие без изменения степени окисления элементов, образующих вещество.

Реакции первой группы называются окислительно-восстановительными, так как они происходят в результате перераспределения электронов между атомами, вследствие чего одни вещества окисляются, а другие восстанавливаются.

Реакции второй группы – ионные (или обменные) процессы – происходят за счет перегруппировки ионов (сохраняющих свой формальный заряд), приводящих к образованию новых веществ

Баланс веществ, участвующих в окислительно-восстановительных процессах, определяется количеством электронов, теряемых частицей восстановителя и присоединяемых частицей окислителя. При этом степени окисления элементов изменяются на соответствующую величину- Поэтому эквиваленты окислителя и восстановителя связаны с изменением в результате реакции степеней окисления элементов, входящих в эти вещества.

Для окислительно-восстановительного процесса эквивалент вещества

Э=,

где М — молекулярная масса вещества Δz – величина разности степеней окисления элемента (до и после реакции) входящего в это вещество.

Например, сероводород, сгорая в кислороде, образует диоксид серы и пары воды. Степень окисления серы изменяется от –2 до +4, т. е. |Δz| = 6, а кислорода – от 0 до –2.

Поэтому эквивалент H2S для этой реакции равен 34:6=5,66, а молекулярного кислорода 32:4=8

Эквивалент вещества, участвующего в ионной реакции, определяется числом и зарядом ионов, которыми оно обменивается со своим партнером. Следовательно, для обменного процесса эквивалент вещества:

Э =, где ni – число ионов, отдаваемых или присоединяемых одной частицей(молекулой или ионом) вещества; zi – абсолютная величина их заряда.

Эквиваленты кислот и оснований, участвующих в ионных реакциях, во столько раз меньше их молекулярных масс, сколько ионов водорода или гидроксида теряют их молекулы. Поэтому многоосновные кислоты и многокислотные основания имеют по нескольку эквивалентов. Если эквиваленты соляной кислоты и едкого натра всегда равны их молекулярным массам, то у серной кислоты и Ca(OH)2 известны по два эквивалента, а у фосфорной кислоты и гидроксида алюминия - по три эквивалента.