Определение эквивалентной массы металла лабораторная работа отчет
Усвоить одно из основных химических понятий – понятие об эквиваленте – и научиться определять его количественное значение.
1. Наполнить водой кристаллизатор и бюретку (стеклянную трубку с делениями и краном для выпуска жидкости внизу). Проверить, плотно ли закрыт кран бюретки.
2. Закрыв верхнее отверстие пальцем, перевернуть бюретку и опустить ее в кристаллизатор с водой. Палец убрать под водой, при этом вода из бюретки не вытечет.
3. Закрепить бюретку в штативе. Уровень воды в ней не должен быть выше крайнего деления шкалы.
4. В колбу Вюрца (круглодонная колбас боковым отводом) при помощи мерного цилиндра отобрать 15-20мл соляной кислоты.
5. Вытереть насухо горло колбы фильтром.
6. Расположив колбу горизонтально, поместить в ее горло навеску металла и плотно закрыть колбу пробкой.
7. Стеклянную трубку бокового отвода колбы Вюрца соединить с расположенной под водой частью бюретки.
8. Отметить уровень жидкости в бюретке. Показания следует снимать по положению нижнего края вогнутого мениска жидкости при нахождении его на уровне глаз. Цифры на шкале бюретки – объем в миллилитрах, при снятии показаний необходимо учитывать, что бюретка со шкалой перевернута.
9. Перевести колбу в вертикальное положение, сбрасывая навеску металла в кислоту. В результате реакции выделяется водород, который вытесняет воду из бюретки. Во время протекания реакции не следует держать колбу в руках во избежание ее нагрева и искажения результатов теплового расширения.
10. Когда выделение пузырьков водорода прекратиться, отметить конечный уровень воды в бюретке.
11. При помощи полоски миллиметровой бумаги измерить высоту столба воды в бюретке от нижнего края мениска до уровня воды в кристаллизаторе.
12. По показания барометра и термометра определить атмосферное давление и температуру в лаборатории.
Экспериментальные данные:
Масса навески металла – mМе=0,0096 г
Объем соляной кислоты - VНCl=15 мл
Объем воды в бюретке в начале эксперимента – V1=13,3 мл
Объем воды в бюретке по окончании эксперимента – V2=4,3 мл
Объем выделившегося водорода – Vизм.=V1-V2=9 мл
Высота столба воды в бюретке h=170 мм
Атмосферное давление в лаборатории Pатм= 770 мм рт.ст
Температура в лаборатории Т=20 о С
Обработка экспериментальных данных:
1. Водород находиться в бюретке под давлением ниже атмосферного на величину давления водяного пара, а также разрежения, создаваемого за счет давления столба жидкости в бюретке. Поэтому давление водорода вычисляется по формуле:
где Р1 – давление столба воды в бюретке, Па, Р1=9,8hdaq, 9,8 – переводной коэффициент из мм вод.ст. в Па; daq плотность воды, daq=1 г/см 3 ; Р2-давление насыщенного водяного пара.
Pатм=770 мм рт.ст.=102410 Па
Р=102410-1666-2332,7=98411,3 Па.
2. .Массу выделившегося водорода mН вычисляют по уравнению Клапейрона-Менделеева:
где МН2 – молярная масса водорода, МН2=2г/моль; V – объем водорода, м 3 ; R – универсальная газовая постоянная, R=8,314 Дж/(моль·К).
V=9 мл=9·10 -6 м 3
Т=20 о С=293 К
3. Вычислить эквивалент металла по закону эквивалентов:
где ЭМ(Н) – эквивалентная масса водорода, ЭМ(Н)=1 г/экв.
4. Зная степень окисления,найти молярную массу металла и определить что это за металл:
где Z– степень окисления металла, Z=2
Данный металл – Магний.
5. Вычислить точное значение эквивалентной массы и металла и найти относительную погрешность эксперимента:
В данной лабораторной работе мной определена эквивалентная масса Магния. Погрешность измерений 2,27%,что говорит о том, что опыт проведен верно.
Роль языка в формировании личности: Это происходит потому, что любой современный язык – это сложное .
Историческое сочинение по периоду истории с 1019-1054 г.: Все эти процессы связаны с деятельностью таких личностей, как.
Поиск по сайту
Определение эквивалентных масс простых и сложных веществ
Закон эквивалентов, число эквивалентности кислорода. Использование экспериментального и сравнительного методов изучения при идентификации металла. Определение эквивалентной массы металла. Вычисление относительной погрешности проведенного исследования.
| Рубрика | Химия |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 05.04.2014 |
| Размер файла | 115,6 K |
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное бюджетное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
"Владимирский государственный университет имени Александра и Николая Григорьевича Столетовых"
Институт прикладной математики. информатики, био- и нано- технологий
Факультет химии и экологии. Кафедра химии
Лабораторная работа №1
Определения эквивалентных масс простых и сложных веществ
студент 1 курса
химии Смирнова Н.Н.
1. Теоретическое введение
эквивалент идентификация металл погрешность
Вещества реагируют между собой в отношениях, пропорциональных молярным массам их эквивалентов.
Эквивалент _ это условные или реальные частицы вещества в zB раз меньшие, чем соответствующие им формульные единицы.
Формульная единица вещества _ это реально существующие частицы, такие, как атомы (Н, С, О), молекулы ( N2, Н2О, H2SO4), ионы или условно существующие частицы ( NaCl, К2SO4) и т.д.
Величина, обратная числу эквивалентности называется фактором эквивалентности fB=1/zB.
Число эквивалентности может быть формально определено по формуле вещества. Для простого вещества число эквивалентности равно абсолютной величине степени окисления, проявляемой одним атомом; для двойных соединений - абсолютной величине суммы положительных или отрицательных степеней окисления атомов, составляющих соединение; для оснований, кислот и солей _ абсолютной величине суммы положительных или отрицательных зарядов ионов, образующих соединение.
1. Число эквивалентности кислорода:
Кислород проявляет степень окисления (-2), следовательно число эквивалентности атомарного кислорода (О) zO=2, а число эквивалентности молекулярного кислорода (О2)
Определение числа эквивалентности по формуле носит формальный характер, т.к. не связано с конкретной химической реакцией.
Количество вещества эквивалентов В (символ nэк(В), единица _ моль) _ физическая величина, пропорциональная числу эквивалентов вещества В, Nэк(В):
где NA _ постоянная Авогадро.
Например: nэк(3;Н3РO4)= 1.5 моль, nэк(2;Са2+)= 2 ммоль. Цифры 3 и 2 _ значения чисел эквивалентности.
Так как в одной формульной единице вещества В содержится zB эквивалентов этого вещества, то справедливо соотношение
где nB _ количество вещества В, моль.
Молярная массы эквивалентов вещества В (символ Мэк(В), единица _ кг/моль или г/моль) _ это отношение массы вещества В (mB) к количеству вещества эквивалентов В (nэк(В)):
Молярная масса эквивалентов вещества В всегда в zB раз меньше молярной массы этого же вещества. Поэтому для вычислений можно использовать также следующую формулу
Для газообразных веществ используют понятие молярного объема эквивалентов вещества В (символ Vэк(В), единица _ л/моль или дм3/моль). Эта величина может быть найдена как отношение молярного объема вещества В (VB) к числу эквивалентности вещества В (zэк(В)):
2. Экспериментальная часть.
Для опытного определения эквивалентной массы неизвестного металла использовалась установка, схема которой представлена на рисунке.
Рис. Установка для определения эквивалентной массы неизвестного металла.
1 - резиновая трубка; 2 и 5 - две стеклянные трубки с делениями (бюретки): 3 - штатив; 4 - резиновая трубка; 6 - реакционная пробирка.
Полученные результаты данного эксперимента, а также значения комнатной температуры, атмосферного давления и давления насыщенного водяного пара РH2O представлены в таблице.
Определение эквивалентной массы металла
Закон эквивалентов открыт в конце 18 века: вещества взаимодействуют между собой в количествах, пропорциональных их химическим эквивалентам. Для решения задач удобно пользоваться другой формулировкой: массы (объемы) реагирующих веществ пропорциональны их эквивалентным массам (объемам)
- количество эквивалентов - количество эквивалентов
Химическим эквивалентом элемента (молярной массой эквивалента) называется такое его количество (моль), которое соответствует 1 моль атомов водорода (соединятся с 1 моль атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях). Химический эквивалент не является постоянной величиной, он зависит от валентности (степени окисления) элемента.
Молярная масса эквивалента (м э ) – это масса одного эквивалента (грамм/моль*экв, килограмм/моль*экв). Молярная масса эквивалента равна частному от деления молярной массы его атомов (А) на валентность (степень окисления) элемента (В) в данном соединении:
Например, молярная масса эквивалента серы в SO2 и SO3 соответственно равны 32/4 = 8 г/моль и 32/6 = 5.33 г/моль.
Эквивалентным объемом (л/моль, м 3 /моль) называется объем, занимаемый при данных условиях (Р, Т) 1 эквивалентов вещества. Значения эквивалентного объема вещества, находящегося в газообразном состоянии, можно найти, зная, что в молярном объеме любого газа, состоящего из одноатомных молекул, содержится 2 моля атомов и т.д. Так в 22.4 л Н2 содержится при нормальных условиях (Р0=760 мм рт.ст.=101325 Па; Т0 = 273 К) 2 моля атомов водорода. Поскольку эквивалент водорода равен 1 моль, то в 22.4 л Н2 содержится 2 эквивалента водорода; значит, эквивалентный объем водорода равен
22.4/2 = 11.2 л/моль = 11.2 * 10 -3 м 3 /моль.
Пример № 1.Определить эквивалента и эквивалентные массы элементов в соединениях HF, H2O, NH3, CH4.
Решение. В указанных соединениях с 1 моль атомов водорода соединяется 1 моль атомов фтора, 1/2 моль атомов кислорода, 1/3 моль атомов азота, 1/4 моль атомов углерода.
Следовательно, фактор эквивалентности фтора, кислорода, азота и углерода соответственно равны 1 моль, 1/2 моль, 1/3 моль, 1/4 моль. Исходя из молярных масс атомов этих элементов, определяем, молярную масса эквивалента фтора равна 19 г/моль, кислорода – 16 * 1/2 = 8 г/моль, азота – 14 * 1/3=4.67 г/моль, углерода – 12 * 1/4=3 г/моль.
Для определения молярной массы эквивалента не обязательно исходить из его соединения с водородом. Молярную массу эквивалента можно вычислить по составу соединения данного элемента с любым другим, молярная масса эквивалента которого известна.
Пример № 2.Вычислить молярную массу эквивалента металла, зная, что его хлорид содержит 79.78% хлора. Молярная масса эквивалента хлора равна 35.45 г/моль•экв.
Решение. Содержание металла в этом соединении составляет: 100 – 79.78=20.22%. Согласно закону эквивалентов: количество эквивалентов металла равно количеству эквивалентов хлора mме/ М э ме = mСl/ М э Сl, т.е.
20.22/ М э ме = 79,78/35.45 => М э ме=20.22•35.45/79.78=8.98 г/моль. Молярная масса эквивалента металла равена 8.99 г/моль.
Молярные массы эквивалентов химических соединений так же как молярные массы эквивалентов элементов могут иметь переменные значения. Это определяется характером превращения веществ.
Молярные массы эквивалентов оксидов в реакциях обмена:
где Моксида – молярная масса оксида; n – число атомов элемента;
В – валентность (степень окисления) элемента.
Пример № 3.Определить эквивалентные массы оксидов железа.
Решение. Железо образует три оксида FeO, Fe2O3, FeO3.
Молярные массы эквивалентов кислот в реакциях обмена:
где Мкислоты – молярная масса кислоты; nн – число атомов водорода, содержащихся в молекуле кислоты, способных замещаться на металл.
Пример№4.Определить молярную массу эквивалента и фактор эквивалентности H3PO4 в следующих реакциях:
Решение. Молярная масса H3PO4 равна 98 г/моль.
В реакции (1) количество nн атомов водорода, заместившихся на металл, равно 3, следовательно эквивалент Н3Р04 равен 1/3 моль, а эквивалентная масса ЭН3Р04 = 98/3 = 32.7 (г/моль).
В реакции (2) пн-2, следовательно, эквивалент Н3Р04 равен 1/2 моль, а эквивалентная масса Э = 98/2 = 49 (г/моль).
В реакции (3) пн= 1, следовательно, эквивалент Н3Р04 равен 1 моль, а эквивалентная масса Э = 98/1 = 98 (г/моль).
Молярные массы эквивалентов оснований в реакциях обмена:
где Mоснования – молярная масса основания; nон – валентность металла ли число гидроксильных групп в молекуле основания, способных заместиться на кислотный остаток.
Пример № 5.Определить молярную массу эквивалента и фактор эквивалентности Сu(ОН)2 в следующих реакциях:
Решение. Молярная масса Сu(ОН)2 равна 97.5 г/моль. В реакции (1) количество гидроксильных групп nон, заместившихся на кислотный остаток, равно 2, следовательно фактор эквивалентности Сu(ОН)2 равен 1/2 моль, а молярная масса эквивалента М э Сu(ОН)2 = 97.5/2 = 48.75 (г/моль).
В реакции (2) количество гидроксильных групп nон, заместившихся на кислотный остаток, равно 1, следовательно эквивалент Сu(ОН)2 равен 1 моль, а эквивалентная масса ЭСu(ОН)2 = 97.5/1 = 97.5(г/моль).
Эквиваленты солей в реакциях обмена:
где Мсоли – молярная масса соли; –число атомов металла; –валентность (степень окисления) металла.
Пример № 6.Определить молярную массу эквивалента сульфата алюминия.
Решение. Молярная масса сульфата алюминия Al(SO4)3 равна 342 г/моль. Следовательно, М э Al2(SO4)3 = 342/(2•3) = 57 г/моль.
Окислительно-восстановительные эквиваленты определяются путём деления молярной массы на число электронов, идущих на восстановление или окисление
где Мо(в) – молярная масса окислителя (восстановителя); nе – число электронов, идущих на окисление (восстановление).
Пример № 7.Чему равна молярная масса эквивалентна перманганата калия как окислителя, если это вещество в процессе реакции восстанавливается: 1) до сульфата марганца; 2) до диоксида марганца; 3) манганата калия?
Выполнение работы
Определение эквивалентной массы металла
Задание: Определить экспериментально эквивалентную массу металла (магния, цинка – по заданию преподавателя) по количеству выделившегося водорода в реакции взаимодействия металла с соляной кислотой
Вычислить ее теоретическое значение и относительную ошибку эксперимента.
Приборы и реактивы.Прибор для определения эквивалента металла (рис.1.1.). Аналитические весы. Термометр. Барометр. Мерный цилиндр на 25-50 мл. Стаканчик химический. Фильтровальная бумага. Навеска металла (химически чистого) около 0.04 – 0.05 г. Соляная кислота (10мас.% раствор).
Ход определения.
1. Налить через воронку в бюретку воду до нулевого деления. Плотно закрыть отверстие бюретки пробкой со стеклянной трубкой. В одну часть сосуда Ландольта поместить навеску цинка. Другую часть сосуда через воронку наполнить на две трети объема разбавленной (10мас.%) соляной кислотой. Присоединить сосуд к свободному концу трубки, соединенной с бюреткой.
2. Проверить герметичность прибора. Для этого опустить или поднять воронку вместе с кольцом на 10-15 см. Если уровень воды в бюретке не меняется, то прибор герметичен и можно приступать к опыту. Если уровень воды в бюретке меняется, то необходимо плотнее закрыть пробками бюретку и сосуд, снова проверить и т.д. Уровень воды V1 в бюретке до начала опыта записать с точностью до 0.1 мл.
3. Привести в контакт кислоту и металл, осторожно наклоняя сосуд Ландольта. После полного растворения металла выждать 5-7мин., чтобы содержимое сосуда охладилось. Затем установить на одной высоте уровень воды в бюретке и воронке. При этом внутри прибора создается давление, равное давлению наружного воздуха. Записать уровень воды V2 в бюретке после опыта.
4. Результаты эксперимента внести в журнал по форме:
Уровень воды в бюретке:
Объем водорода при нормальных условиях (н.у.) V0, мл………………
Температура опыта T = 273+t, K…………………………………………
Барометрическое давление P, мм рт.ст…………………………………..
Давление насыщенного водяного пара h, мм рт.ст. при температуре опыта……………………………………………………
Экспериментальная эквивалентная масса металла М э эксп, г/моль……….
Теоретическая эквивалентная масса металла М э теор, г/моль……………..
Относительная ошибка e, %.
Рис. 1.1.Прибор для определения эквивалента металла:
1) Бюретка для измерения объёма выделившегося водорода;
2) Сосуд Ландольта для проведения реакции;
3) Каучуковая трубка;
1. Подсчитать VН2, вытесненного водорода по разности уровней в бюретке:
2. Привести это объем к нормальным условиям:
Величину h посмотреть в справочнике. Поправку h вводят вследствие того, что общее давление на воду является суммой пропорциональных давлений водорода и воды.
3. Вычислить экспериментальную массу металла:
где - эквивалентный объем водорода, равный 11200 мл/моль.
4. Сравнить найденную экспериментальную эквивалентную массу металла с теоретически посчитанным Этеор = А/В, вычислив в процентах ошибку опыта:
3. Контрольные вопросы и задачи
1. Вычислить молярные массы эквивалентов следующих элементов:
а) магния, если известно, что при нагревании одного моль его в токе кислорода, масса увеличилась на 66.7%. Ответ: 11.9 г/моль;
б) олова, если при нагревании 0.9185 г его в токе кислорода образуется 1.166 г оксида олова. Ответ: 29.68 г/моль.
2. Определить молярную массу эквивалента элемента, если при восстановлении 1.3 г оксида этого элемента алюминием получилось 1.02г оксида алюминия, содержащего 47% кислорода. Ответ: 13.66г/моль.
3. Написать формулу соединения сурьмы с серой, если известно, что молярная масса атомов сурьмы равна 121.8 г/моль, эквивалентная масса ее - 40.6 г/моль, молярная масса атомов серы равна 32 г/моль, эквивалентная масса - 16 г/моль.
4. Определить молярные массы эквивалентов и факторы эквивалентности кислот и оснований в следующих реакциях:
5. Вычислить молярную массу эквивалента и фактор эквивалентности хромата калия К2СrO4 как окислителя, если К2СrO4 восстанавливается до КСrO2.
6. Определить молярную массу эквивалента металла, если 0.34*10 -3 кг его вытесняют из кислоты 56.94*10 -6 м 3 водорода при температуре 0°С и давлении 94643 Па. Ответ: 67.8 г/моль.
7. Определить молярную массу эквивалента металла в следующих соединениях:
Эквивалентная масса химических соединений
Определение эквивалентной массы металла методом вытеснения водорода. Основные физические и химические свойства магния. Расчет абсолютной и относительной погрешности опыта. Анализ и оценка влияния характера реакции и значения эквивалента сложных веществ.
| Рубрика | Химия |
| Вид | лабораторная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 01.06.2013 |
| Размер файла | 431,2 K |
Цель работы: пользуясь методом вытеснения водорода или другого газа, определить эквивалентные массы металла и соли.
Экспериментальная часть
1. Определение эквивалентной массы металла методом вытеснения водорода
1.1. Ход и данные опыта
В данном опыте, для определения объема выделившегося водорода в реакции двухвалентного металла используется пробор «бюретка» (рис. 1).
1) Трубка для передачи выделившегося газа с сосуд с водой
2) Емкость для вытесненной жидкости
3) Скопление газа в трубе
4) Колба Оствальда
5) Емкость для скопления жидкости и газа с делениями
6) Трубка, соединяющая емкость для скопления газа и жидкости с емкостью для вытесненной жидкости
7) Использующаяся в опыте жидкость
Порядок выполнения опыта
В одно колено колбы Оствальда поместим образец металла, а в другое раствор соляной кислоты. Затем наклоним колбу так, чтобы соляная кислота соединилась с металлом. После окончания выделения водорода, находим давление выделившегося водорода, как разность атмосферного давления и давление насыщенных водяных паров. Далее с помощью закона эквивалентов мы определяем молярную массу металла, по которой и определяем металл.
Численные данные представлены в таблице 1.
Масса образца металла
Объем выделившегося H2
Давление насыщенных водяных паров
Давление выделившегося H2
По закону эквивалентов:
По уравнению состояния идеального газа:
Элемент с ближайшим значением молярной массы Mg.
1.2 Анализ результатов опыта
1. Какой металл использовался в эксперименте. Кратко опишите его физические и химические свойств.
В данном эксперименте использовался магний. Mg - твердое вещество серебристого цвета (при н.у.). Относиться к щёлочноземельным металлам. Двухвалентен. Активен. Проводит электрический ток. Реагирует с кислотами и солями аммония, раскалённый магний реагирует с водой, сгорает на воздухе, горит в углекислом газе.
2. Рассчитайте абсолютную и относительную погрешности опыта
г/моль - абсолютная погрешность
3. При определении эквивалентной массы каких металлов раствор кислоты можно заменить на раствор щёлочи? Приведите примеры.
С растворами щелочи реагируют амфотерные металлы, такие как цинк, олово, алюминий. Примеры:
2. Определение эквивалентной массы соли
2.1 Ход и данные опыта
В данном опыте наши действие практически соответствуют первому, за исключением того, что в реакцию вступает не металл, а соль - карбонат натрия. Для меньшей погрешности воду следует заменить раствором NaCl. Пользуясь законом эквивалентов, найдем, эквивалентную массу карбоната кальция. Численные данные представлены в таблице 2.
Читайте также: