Определить молярную массу эквивалента металла если при взаимодействии

Определение эквивалентной массы вещества

Задача №1 При сгорании 5,00г металла образуется 9,44г оксида металла. Определить эквивалентную массу металла.

Решение:

Из условия задачи следует, что в оксиде металла на 5г металла приходится 4,44г кислорода (9,44 – 5 = 4,44). Согласно закону эквивалентов, массы (объёмы) взаимодействующих веществ пропорциональны их эквивалентным массам. Учитывая, что эквивалентная масса кислорода равна 8 г/моль, составляем пропорцию:

5г металла эквивалентны 4,44г кислорода mЭ(Ме) г/моль металла эквивалентны 8г/моль кислорода

Откуда mЭ(Ме) = 8 . 5/4,44 = 9,01г/моль.

Ответ: mЭ(Ме) = 9,01г/моль.

Задача №2 Одно и то же количество металла соединяется с 0,200г кислорода и с 3,17г одного из галогенов. Определить эквивалентную массу галогена.

Решение: 

I Вариант

Из условия задачи следует, что 0,200г кислорода и 3,17г галогена эквивалентно соединяются с металлом. Согласно закону эквивалентов, массы взаимодействующих веществ пропорциональны их эквивалентным массам.   Учитывая, что эквивалентная масса кислорода равна 8 г/моль, составляем пропорцию:

0,200г кислорода эквивалентны 3,17г галогена  mЭ(О2) 8г/моль кислорода эквивалентны mЭ(Г)  Х г/моль

Откуда: mЭ(Г) 8 . 3,17/0,200 = 126,8г/моль.

Ответ: mЭ(Г) = 126,8г/моль.

II Вариант

• Согласно закону эквивалентов, массы (объёмы) реагирующих друг с другом веществ m1 и m2 пропорциональны их эквивалентным массам (объёмам):
• Таким образом, количество эквивалентов галогена и кислорода численно равны между собой, что составляет:
• Зная количество эквивалентов и массу вещества можно определить эквивалентную массу этого вещества:
•  Ответ: 126,г/моль.

Задача №3 Масса 1л кислорода равна 1,4г. Сколько литров кислорода расходуется при сгорании 21г магния, эквивалент которого равен 1/2 моля? 

Решение:

Находим эквивалентную массу магния: mЭ(Mg) = 1/2M(Mg) =24/2 = 12г/моль. Следовательно, 21г магния составляет 21/2 =1,75 эквивалентной массы Mg. Согласно закону эквивалентов масса израсходованного кислорода составляет 1,75 его эквивалентной массы. Учитывая, что эквивалентная масса кислорода равна 8 г/моль, рассчитаем массу кислорода, расходуемую на сжигание магния: m(O2) = 1,75 . 8 = 14г. Зная, что 1л кислорода по массе составляет 1,4г, рассчитаем объём кислорода расходуемого при сгорании 21г магния, составив пропорцию: 

1,4 : 1 = 14 : х;  х = 14 . 1/1,4 = 10л.

Ответ: V(O2) = 10л.

Задача№4 Определить эквивалентные массы металла и серы, если 3,24г металла образует 3,48г оксида и 3,72г сульфида.

Решение:

Из условия задачи следует, что в оксиде металла на 3,24г металла приходится 0,24г кислорода (3,48 – 3,24 = 0,24г). Согласно закону эквивалентов, массы (объёмы) реагирующих друг с другом веществ m1 и m2 пропорциональны их эквивалентным массам (объёмам). Так как эквивалентная масса кислорода составляет 8г/моль, то эквивалентную массу металла находим из пропорции:

8 : 0,24 = х : 3,24; х = 8 . 3,24/0,24 =108г/моль.

В сульфиде металла на 3,24г металла приходится 0,48г серы (3,72 – 3,24 = 0,48г). Эквивалентную массу серы находим из пропорции:

3,24 : 108 = 0,48 : х; х = 108 . 3,24/0,48 = 16г/моль.

Ответ: mэ(Me) = 108г/моль;  mэ(S) = 16г/моль.

Задача№5 Вычислить атомную массу двухвалентного металла и определить, какой это металл, если 8,34г металла окисляются 0,680л кислорода (условия нормальные).

Решение:

Зная, что эквивалентный объём кислорода равен 5,6л/моль, рассчитаем эквивалентную массу металла, составив пропорцию: 

8,345 : 0,680 = х : 5,6;  х = 8,34 . 5,6/0,680 = 68,68г/моль.

1. Атомную массу металла находим, учитывая, что металл двухвалентный, умножением его эквивалентной массы на 2:
2. М(Ме)  =  mэ(Ме) . В, где
3. В – валентность металла; М – молярная масса металла; mэ(Ме) – эквивалентная масса металла.

М(Ме)  = 68,68 . 2 = 137,4г/моль.

Определяем, какой это металл по таблице «Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева», учитывая, что его атомная масса составляет 137,4. Такой атомной массе соответствует барий – элемент№56.

Ответ: 137,4; Ba.

Задача№6 Мышьяк образует два оксида, из которых один содержит 65,2% (масс.) As, а другой 75,7% (масс.) As. Определить эквивалентные массы мышьяка в обоих оксидах.

Решение:

а) Находим формулу оксида мышьяка, учитывая, что оксид содержит 65,2% As по массе. Тогда оксид содержит кислорода по массе 34,8% (100 – 65,2 = 34,8). Находим формулу оксид мышьяка:

• AsхОу = х : у = 65,2/Ar(As) : 34,8/Ar(O2) = 65,2/74,92 : 34,8/16 = 1 : 2,5  = 2 : 5
• Формула оксида будет иметь вид: As2O5.
• M(As2O5) = 229,84г/моль.
• Находим массу мышьяка и массу кислорода в оксиде:

m(As) = 74,92 . 2 = 149,84г; m(O2)  = 16 . 5 = 80г.

1. Согласно закону эквивалентов массы элементов в оксиде пропорциональны их эквивалентным массам:
3. б) Подобные расчеты производим, учитывая, что оксид содержит 75,7% As и 24,3% О2 (100 – 75,7 = 24,3) по массе:
4. AsхОу = х : у = 75,7/74,92 : 24,3/16 = 1,01 : 1,51 = 1 : 1,5 2 : 3
5. Формула оксида будет иметь вид: As2O3.

M(As2O5) = 197,84г/моль. m(As) = 74,92 . 2 = 149,84г; m(O2)  = 16 . 3 = 48г.

• Ответ: а) 15г/моль; 24,97г/моль.

Задача№7 ,00г некоторого металла соединяется с 8,89г брома и с 1,78г серы. Найти эквивалентные массы брома и металла, зная, что эквивалентная масса серы равна 16,0 г/моль.

Решение:

Согласно закону эквивалентов, массы (объёмы) реагирующих друг с другом веществ m1 и m2 пропорциональны их а (объёмам):

2. Находим эквивалентную массу брома, учитывая, что эквивалентная масса металла равна 9г/моль:
4. Ответ: 9г/моль; 79,9г/моль.

Задача№8 Эквивалентная масса хлора равна 35,5 г/моль, мольная масса атомов меди равна 63,5 г/моль. Эквивалентная масса хлорида меди равна 99,5 г/моль. Какова формула хлорида меди?

Решение:

Согласно закону эквивалентов:

• mэ(соли) = mэ(Cu) + mэ(Cl2).
• Отсюда mэ(Cl2) = mэ(соли) — mэ(Cl2) = 99,5 – 35,5 = 64г/моль.
• Зная эквивалентные массы хлора и меди можно определить количество их атомов в молекуле соли: mэ(А) = М(А)/mэ(А).
• Тогда:  CuxCly = x : y = 63,5/63,546 : 35,45/35,5 = 0,992 : 0,999 = 1 : 1
• Отсюда CuxCly = CuCl.
• Ответ: CuCl.

Задача№9.  Для растворения 16,8г металла потребовалось 14,7г серной кислоты. Определить эквивалентную массу металла и объем выделившегося водорода (условия нормальные).

Решение:

M(H2SO4) =98г/моль. Находим массу водорода в 14,7г серной кислоты, составив пропорцию: 98 : 2 14,7 : х;

х = 2 . 14,7/98 = 0,3г.

1. Согласно закону эквивалентов массы взаимодействующих веществ пропорциональны их эквивалентным массам:
3. Учитывая, что эквивалентный объём водорода равен 11,2л/моль, рассчитаем объём который занимает 0,3г водорода: из пропорции: 

1 : 11,2 = 0,3 : х; х = 11,2 . 0,3/ 1 = 3,36л.

Ответ: mэ(Ме) = 56г/моль; V(H2) = 3,36л.

Задача№10 На восстановление 1,80г оксида металла израсходовано 883 мл водорода, измеренного при нормальных условиях. Вычислить эквивалентные массы оксида и металла.

Решение:

Согласно закону эквивалентов, массы (объёмы) реагирующих друг с другом веществ m1 и m2 пропорциональны их эквивалентным массам (объёмам):

Так как водород находится в газообразном состоянии, то, соответственно, его количество измеряется в объёмных единицах (мл, л, м3). Мольный объём любого газа при н.у. равен 4л.

Отсюда эквивалентный объём водорода равен, молекула которого состоит из двух атомов, т. е. содержит два моля атомов водорода, равен 22,4/2 = 11,2 л/моль или 12000мл/моль.  Отношение заменим равным ему отношением   — объём водорода; 

•  — эквивалентный объём водорода.
• Тогда получим отношение
• Находим эквивалентную массу оксида металла:
• Согласно закону эквивалентов: 
• Ответ: 22,83г/моль; 14,83г/моль.

Эквивалент. Закон эквивалентов задачи с решением и примерами по химии

Трехвалентный элемент образует оксид, содержащий 68,90% масс, кислорода. Вычислить молярную массу эквивалента элемента и назвать элемент.

Решение: По закону эквивалентов:

, где

Задача 6.

На восстановление 7,2 г оксида потребовалось 2,24 л водорода, измеренного при н.у. Рассчитать молярные массы эквивалентов оксида и металла. Назвать этот металл.

Решение:

По закону эквивалентов

Если = 28 г/моль. Такого металла в таблице Д.И. Менделеева нет. Если = 56 г/моль. Следовательно,

Ответ:

Задача 7.

Хлорид некоторого металла массой 0,493 г обработали избытком раствора . При этом образовалось 0,86 г Вычислить молярную массу эквивалента металла и назвать этот металл.

Решение:

По закону эквивалентов:

где х — валентность Me, т.к. заряд хлорид иона равен — 1.

г/моль, что соответствует молярной массе атома калия.

Ответ:

Задача 8.

При растворении 16,25 г двухвалентного металла в кислоте выделилось 6,52 л водорода, собранного над водой и измеренного при температуре 298К и давлении 730 мм рт. ст. Определить молярную массу эквивалента металла и назвать металл. Давление паров воды при температуре 298К равно 23,76 мм рт. ст.

Решение:

По закону эквивалентов

По объединенному уравнению газового состояния

определяем

• , где В — валентность металла
• , что соответствует молекулярной массе атома цинка.
• Ответ: , металл — Zn

Задача 9.

При окислении металла израсходовано 3,79 л кислорода, измеренного при 293 К и давлении 740 мм рт.ст. Образовалось 39,43 г оксида. Определить молярные массы эквивалентов металла и оксида. Назвать металл.

Решение:

По закону эквивалентов

По объединенному уравнению газового состояния

где: , определяем

. Такого металла в таблице Д.И. Менделеева нет. Если В = 2, то г/моль. Следовательно, металл — кадмий

Ответ:

Задача 10.

1. Написать уравнения реакций взаимодействия гидроксида железа (III) с хлороводородной кислотой с образованием:
2. а) хлорида дигидроксожелеза (III);
3. б) хлорида гидроксожелеза (III);
4. в) хлорида железа (III).

В каждой реакции вычислить молярную массу эквивалента гидроксида железа (III). В одной из реакций определить массу гидроксида железа (III), необходимую для взаимодействия с 3,65 г хлороводородной кислоты.

Решение:

— число гидроксогрупп, замещенных в данной реакции на кислотный остаток.По реакциям а), б) и в):

Определяем

По закону эквивалентов:

Откуда по реакции (в)

где = 35,6 г,моль

Ответ:

• Эти задачи взяты со страницы готовых задач по предмету химия:
• Решение задач по химии
• Возможно эти страницы вам будут полезны:

Примеры решения задач

Задача 1. При взаимодействии 3,24 г трехвалентного металла с кислотой выделяется 4,03 л Н2 (н.у.). Вычислите молярную массу эквивалента и молярную массу металла. Назовите металл.

Решение:

Используя закон эквивалентов, запишем выражение:

Металл – алюминий.

Задача 2. На восстановление 7,09 г оксида металла требуется 2,24 л водорода (н.у.). Вычислите молярную массу эквивалента металла и его оксида.

Решение:

На основании закона эквивалентов записываем выражение:

MЭ (Ме xОy) = MЭ (Ме) +MЭ (О); (МЭ (О)=8 г/моль), тогда MЭ (Ме) = 35,45 – 8 = 27,45 г/моль.

Задача 3.Какой объем (н.у.) занимает 5∙10-3 г углекислого газа?

Решение:

Найдем молярную массу СО2: M(CO2)= 12+2∙16=44г/моль. Также нам известен молярный объем газа, который равен 22,4 л/моль. Составим следующую пропорцию: 44 г СО2 занимает объем 22,4 л, а 5∙10-3 г СО2 занимает объем – х л. Х=(5∙10-3∙22,4)/44=2,5∙10-3 л. Таким образом, 5∙10-3 г углекислого газа занимает объем равный 2,5∙10-3 л.

Задача 4. Используя объединенный газовый закон, определите массу 0,9 л кислорода при 21°С и давлении 96 кПа, если масса 1 л кислорода равна 1,5г при нормальных условиях.

Решение:

Найдем температуру в Кельвинах Т=273+21=294К. Найдем объем газа, приведенный к н.у. по формуле P0V0/T0 = P1V1/T1; V0= T0P1V1/ T1P0=(273*96*0.9)/(294*101,325)=0.79л. Теперь рассчитаем массу вычисленного объема: 1л кислорода имеют массу равную 1,5 г, а

0,79 л кислорода имеют массу равную х. Х= 0,79∙1,5/1=1,2г.

Таким образом, 0,79 л кислорода имеют массу равную 1,2 г.

Задача 5.Рассчитайте молярную массу эквивалента металла, если при соединении 7,2 г металла с хлором было получено 28,2 г соли. Молярная масса эквивалента хлора равна 35,45 г/моль.

Решение:

Согласно закону эквивалента отношение массы металла и соли должно быть равно отношению их молярных масс эквивалентов. Обозначим молярную массу эквивалента металла через х, тогда 7,2/28,2 = х/(х+35,45). Решая уравнение, находим, что х=12,15 г/моль.

Таким образом, молярная масса эквивалента металла Мэкв=12,15 г/моль.

Задача 6.Рассчитайте молекулярную массу газа, если 7 г его при 20°С и 253 кПа занимают объем 2,2 л.

Решение:

В данном случае, вычислить молярную массу газа можно, используя уравнение Менделеева-Клапейрона: pV = nRT = (m/M)∙RT, где R=8,314Дж/моль∙К и Т=273+20=293К. М=mRT/pV= 7∙8,314∙293/253∙2,2=30,4 г/моль.

Молярная масса газа равна 30,6 г/моль.

Задача 7.Найдите молекулярную формулу вещества, если относительная плотность паров этого вещества по водороду равна 67,5, а массовые доли элементов (%) в веществе следующие: серы – 23,7, кислорода – 23,7, хлора – 52.

Решение:

Найдем соотношение между числом атомов S, O, Cl путем деления массовой доли элемента на его атомную массу: x:y:z= 23,7/32:23,7/16:52/35,5=0,74:1,48:1,46. Делим все полученные соотношения на наименьшее, получаем: x:y:z =1:2:2

Простейшая формула вещества SO2Cl2. Его молекулярная масса равна Mr = 32+16∙2+35,5∙2=135 г. Теперь найдем молекулярную массу вещества по плотности паров этого вещества по водороду: Mr = 2∙DH2= 2∙67,5 = 135 г.

Следовательно, истинная формула вещества совпадает с простейшей: SO2Cl2.

Задача 8.При 0°С в сосуде объемом 14 л содержится 0,8 г водорода и 6,3 г азота. Определите парциальное давление каждого газа и общее давление смеси.

• Решение:
• Найдем количества вещества водорода и азота: n=m/M(H2)=0,8/2=0,4моль, n(N2)= 6,3/28=0,225моль
• Далее, с помощью уравнения Клапейрона – Менделеева, найдем парциальное давление каждого газа в смеси:
• pV = nRT = (m/M)RT; p = nRT/V;
• p(H2)=n(H2)RT/V=0,4∙8,314∙273/14=64,8кПа
• p(N2)=n(N2)RT/V=0,225∙8,314∙273/14=36,5кПа
• pобщ=p(H2)+p(N2)= 64,9+36,5=101,4кПа

3.2.2. Расчеты по закону эквивалентов

Пример 1.

Определите молярную
массу эквивалента трехвалентного
металла, если при взаимодействии с
соляной кислотой 1,47г этого металла
вытеснили 2 л водорода, собранного над
водой и измеренного при давлении р
= 101,3 кПа и температуре T=291
К. Давление насыщенного пара воды при
указанной температуре равно 2070,0 Па.
Назовите металл.

• Решение
• Молярную массу
  эквивалента металла Мэкв
  можно
  выразить из уравнения, выражающего
  закон эквивалентов:
• ,
• отсюда:
• ,

где -молярный
объем химического эквивалента водорода,
который равен частному от деления
молярного объема водорода при нормальных
условиях (VM) на число эквивалентности Н2
(zэкв), т.е. .

VM
при нормальных условиях в соответствии
с законом Авогадро равен 22,4 л/моль, число
эквивалентности zэкв,
показывающее сколько химических
эквивалентов содержится в одной
формульной единице вещества − .
Следовательно:
.

,

Подставляем
найденные величины в формулу для
определения молярной массы металла и
получаем:

Молярная масса
металла ММе=
zэкв∙МэквМе
. Согласно условию zэкв
= 3 (металл трехвалентный). Находим
молярную массу эквивалента металла

ММе
= 3∙8,99 = 26,98г/моль. В таблице Д.И. Менделеева
находим искомый металл – это Al.
Уравнение взаимодействия алюминия с
соляной кислотой имеет следующий вид: 2Al
+ 6HCl
= 2AlСl3
+ 3H2.

Ответ: молярная
масса эквивалента металла 8,99г/моль
экв.

Искомый металл
алюминий.

Рекомендуемая литература

1. Методические указания к выполнению домашнего задания по курсу общей химии. / Ф.З. Бадаев, А.М. Голубев, В.М. Горшкова и др. ; Под ред. В.И. Ермолаевой. — М.: Изд. МГТУ, 2003.

2. Ю.М. Коренев, А.Н. Григорьев, Н.Н. Желиговская, К.М. Дунаева. Задачи и вопросы по общей и неорганической химии с ответами и решениями. – М.: Мир, 2004.

3. Р.А. Лидин, В.А. Молочко, Л.Л. Андреева. Задачи по общей и неорганической химии.- М.: Владос, 2004.

4. Р.А. Лидин, Л.А. Андреева, В.А. Молочко. Справочник по неорганической химии.- М.: Химия, 1987.

5. А.А. Гуров, Ф.З. Бадаев, Л.П. Овчаренко, В.Н. Шаповал. Химия. Учебник для вузов. — М.: Изд. МГТУ, 2004.

Расчет молярной массы эквивалента соединения

Поиск по сайту:

К оглавлению К предыдущему разделу

РАСЧЕТ МОЛЯРНОЙ МАССЫ ЭКВИВАЛЕНТА СОЕДИНЕНИЯ

Для любого соединения общей является формула (1), но эквивалентное число z для каждого класса находится по-разному. Рассмотрим основные классы неорганических соединений в реакциях нейтрализации и обмена:

1.Кислоты имеют в своем составе активный водород, способный замещаться в реакциях нейтрализации, следовательно, эквивалентное число z для кислоты равно числу катионов водорода в ее составе, или ее основности.

• zкислоты= n(Н+) = основности.               (4)
• 2.Основания имеют в своем составе гидроксогруппу ОН–, способную соединяться с одним ионом водорода:
• ОН– + Н+ = Н2О.
• Следовательно, эквивалентное число z для основания  равно числу гидорксогрупп в его составе, или его кислотности.
• zоснования= n(ОН–) = кислотности.            (5)

3.Соли имеют в своем составе металл и кислотный остаток. Каждая соль может быть получена реакцией нейтрализации, в которой ион металла замещает ионы водорода. Следовательно, эквивалентное число z для соли равно произведению числа атомов металла в ее составе и степени окисления металла.

zсоли= n(Ме) · |С.О.(Ме)|              (6)

4.Оксиды состоят из элемента и кислорода. Если предположить, что в реакциях обмена элемент замещается на водород, то эквивалентное число z для оксида равно произведению числа атомов элемента и валентности элемента, образующего оксид.

zоксида= n(элемента) *|C.O.(элемента)|             (7)

Пример 2: Рассчитайте молярные массы эквивалента для соединений: Cu(OH)2, H2CO3, Al2(SO4)3, Fe2O3.

         Решение: Молярная масса соединения равна:

М(Cu(OH)2) = 63.5 + (16 +1)2 = 97.5 г/моль.

Cu(OH)2относится к классу оснований, в своем составе содержит две группы ОН–, эквивалентное число z(Cu(OH)2) = 2. Таким образом, химический эквивалент данного соединения – это условная частица, составляющая 1/2 часть реально существующей молекулы Cu(OH)2 , или 1/2 Cu(OH)2 .

         Молярная масса эквивалента 1/2Cu(OH)2 :

M(1/2 Cu(OH)2 ) === 48.8 г/моль.

1.          H2CO3 относится к классу кислот, в своем составе содержит два водорода, следовательно, эквивалентное число z(H2CO3) = 2.
2.          Молярная масса соединения равна:
3. М(H2CO3) = 1×2 + 12 +16×3 = 62 г/моль.
4.          Таким образом, молярная масса эквивалента H2CO3 составляет:
5. M(1/2 H2CO3) == = 31 г/моль.
6.          Al2(SO4)3 относится к классу солей, в своем составе содержит два атома металла со степенью окисления +3. Эквивалентное число для соли находим по формуле (6):

z(Al2(SO4)3)= n(Al) · |С.О.(Al)|= 2×3 = 6

•          Молярная масса соединения равна:
• М(Al2(SO4)3) = 27×2 + (32 +16×4)×3 = 342 г/моль.
•          Теперь можно рассчитать молярную массу эквивалента данной соли:
• M(1/6Al2(SO4)3)== = 57 г/моль.
• Fe2O3 относится к классу оксидов, в своем составе содержит два атома железа со степенью окисления +3. Эквивалентное число для оксида находим по формуле (7):

z (Fe2O3) = n(Fe) *|C.O.(Fe)| =2×3 = 6

1.          Молярная масса соединения равна:
2. М(Fe2O3) = 56×2 +16×3 = 160 г/моль.
3.          Далее рассчитаем молярную массу эквивалента данного оксида:

M(1/6 Fe2O3)== = 26.7 г/моль.

Ответ: 48.8 г/моль; 31 г/моль; 57 г/моль; 26.7 г/моль.

© И.Н. Oxтеменко, М.С. Xpистенко

К следующему разделу К оглавлению

Определение молярной массы эквивалента металла методом вытеснения водорода

• Федеральное государственное бюджетное  образовательное учреждение высшего профессионального образования
• «КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
• ХИМИЯ
• Методические указания по выполнению лабораторных работ

специальностей: 110201.65-Агрономия, 110101.65- Агрохимия и агропочвоведение, 110102.65-Агроэкология, 110401.65-Зоотехния,280302.65-Комплексное использование и охрана водных ресурсов, направления 110900.62- Водные биоресурсы и аквакультура

КГТУ

Калининград – 2006

Авторы: Лемперт О.Т., доцент кафедры химии Калининградского государственного

          технического университета

          Поднебеснова Ф.В., старший преподаватель кафедры химии   

1.           Калининградского государственного технического университета
2. Введение
3.   Методические указания предназначены, для выполнения лабораторных работ

по неорганической и аналитической химии студентами очной и заочной форм обучения специальностей: 110201.65-Агрономия, 110101.65- Агрохимия и агропочвоведение, 110102.65-Агроэкология, 110401.65-Зоотехния,280302.65-Комплексное использование и охрана водных ресурсов, направления 110900.62-Водные биоресурсы и аквакультура.

  При выполнении лабораторных работ закрепляется материал по наиболее важным вопросам общей, неорганической и аналитической химии.

   Каждый студент обязан вести свой лабораторный рабочий журнал (общая тетрадь), являющийся отчетом о проделанной лабораторной работе. Записи в лабораторный журнал необходимо вносить аккуратно и разборчивым почерком.  

   Категорически запрещается делать записи карандашом и на разрозненных листках бумаги.

   Все записи сразу же вносят в журнал, не надеясь на память. Записывают результаты измерений и вычислений чернилами. В рабочем журнале ничего не исправляют, не стирают и не забеливают корректором.

В случае ошибки цифру или слово зачеркивают (только один раз), написав исправленное рядом или над ошибкой.

Если неправильным оказался большой материал, не вырывают страницы из журнала: достаточно перечеркнуть их по диагонали.

    Перед каждым лабораторным занятием студент должен самостоятельно изучить теоретический материал по учебнику, конспекту лекций; прочитать описание лабораторной работы и подготовить форму отчета.

При оформлении отчета по лабораторной работе указывают название темы, составляют краткое теоретическое введение, дату, номер и название лабораторной работы; название, цель и схему каждого опыта, записывают уравнения реакций, описанных в опыте.

    Наблюдения и выводы по каждому опыту составляют и записывают после того, как лабораторная работа выполнена в учебной лаборатории.

Раздел 1: НЕОРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ

Неорганическая химия –это химия элементов Периодической системы элементов Д.И. Менделеева и образованных ими простых или сложных химических соединений (веществ) Неорганическая химия неотделима от общей химии.

  Общая химия изучает теоретические представления и концепции, составляющие фундамент всей системы химических знаний.

Стехиометрия – раздел химии, рассматривающий количественный состав веществ и количественные соотношения (массовые, объемные) между реагирующими веществами.

Расчеты таких количественных соотношений между элементами в соединениях и между веществами в уравнениях химических реакций, вывод формул называются стехиометрическими расчетами.

Их теоретической основой являются фундаментальные законы химии (стехиометрические законы).

Закон эквивалентов.

Эквивалент. Молярная масса эквивалента вещества. Эквивалентный объем.

Эквивалент (химический) – это реальная или условная частица вещества, которая в данной кислотно-основной или ионно-обменной реакции эквивалентна одному катиону водорода (протону) либо в данной окислительно-восстановительной реакции одному электрону. Количество эквивалента вещества выражается в молях (nЭ).

  Масса 1 моль эквивалента вещества, т.е. молярная масса эквивалента вещества (МЭ), равна произведению фактора эквивалентности (fЭКВ) на молярную массу вещества (М).                       МЭ = fЭКВ · М [г/моль].

  Фактор эквивалентности – число, показывающее, какая доля реальной частицы вещества эквивалентна одному катиону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в окислительно-восстановительной реакции.

Пример1.Определить молярную массу эквивалента (эквивалентную массу) гидроксида бария Ba(OH)2 в кислотно-основной реакции

 Решение.    1.Ba(OH)2 + 2HCl = BaCl2 + 2H2O; (HCl в избытке).

В данной реакции участвуют два катиона водорода (H+). Одному катиону водорода эквивалентна условная частица ½ молекулы Ba(OH)2, а fЭКВ = ½.. Молярная масса эквивалента Ba(OH)2 равна:

• МЭ(Ba(OH)2) = fЭКВ · М (Ba(OH)2).
• М (Ba(OH)2)= 137 + 2·16 + 2·1= 171 г/моль.
• МЭ(Ba(OH)2) = ½ · 171 = 85,5 г/моль.

     2. Ba(OH)2 + HCl = BaОНCl + H2O; (HCl в недостатке).

1. В этой реакции участвует один катион водорода, которому будет соответствовать 1 молекула Ba(OH)2 , а fЭКВ = 1.
2. МЭ(Ba(OH)2) = 1 · 171 = 171 г/моль.
3. Из рассмотренных примеров следует: эквивалент, фактор эквивалентности и эквивалентная масса одного и того же вещества величина переменная и зависит она от того, в какую реакцию это вещество вступает.
4. Примечание: Фактор эквивалентности может быть меньше единицы или равен единице. 

    Широко используется такое понятие, как объем эквивалента газообразного вещества (эквивалентный объем). Это объем, который занимает при нормальных условиях 1моль эквивалентов газообразного вещества. Известно, что один моль любого газа (н.у.) занимает постоянный объем, равный 22,4 л (следствие из закона Авогадро).

Пример 2. Вычислить эквивалентный объем кислорода, условия нормальные (н.у.).

• Решение: 1. Вычисляем эквивалентную массу кислорода:
• МЭ = А / В
• Где А- атомная масса элемента, г/моль (величина табличная);
•   В – валентность (степень окисления) элемента.

  Валентность кислорода в химических соединениях чаще всего равняется двум, степень окисления = –2. Отсюда, МЭ(О) = 16/2 = 8 г/моль.

1.     Из закона Авогадро следует, что 32 г/моль О2 (1 моль О2) занимают объем 22,4 л, а 8 г/моль (1 моль эквивалента О2) будут занимать эквивалентный объем (объем эквивалента): кислорода:
2. VЭ(О2) = 22,4 · 8 /32 = 5,6 л/моль.
3. Закон эквивалентов
4.    Массы (объемы) реагирующих друг с другом веществ, прямо пропорциональны их молярным массам эквивалентов (объемам эквивалентов):
5. m1/m2 = МЭ1 / МЭ2  или V1 / V2 = VЭ1 / VЭ2.

  Эквивалентом сложного вещества является такое его количество, которое взаимодействует без остатка с одним эквивалентом любого другого вещества. Такие расчеты возможны благодаря закону эквивалентов.

Пример 1. При сжигании 2,28 г металла было получено 3,78 г его оксида. Определить молярную массу эквивалента (эквивалентную массу) металла.

• Решение. Находим массу кислорода m (O) = m (оксида) — m(Me);
• m (O) = 3,78 – 2,28 = 1,50 г
• По закону эквивалентов: m(Ме)/m(О) = МЭ(Ме) / МЭ(О),
• вычисляем эквивалентную массу металла
•  МЭ(Ме)  = m(Ме)·МЭ(О) / m(О),
• МЭ(Ме) = 2,28 · 8 /1,5 = 12,16 г/моль.

Пример 2. Из 3,85 г нитрата металла получено 1,60 г его гидроксида. Вычислите эквивалентную массу металла (молярную массу эквивалента)

Решение. При решении задачи следует иметь в виду: а) эквивалентная масса гидроксида металла равна сумме эквивалентных масс металла и гидроксильных групп; б) эквивалентная масса соли равна сумме эквивалентных масс металла и кислотного остатка. По закону эквивалентов:

1. МЭ(МеОН) / МЭ (МеNO3) = m (МеОН) /m(МеNO3) или
2. МЭ(Ме) + МЭ(ОН−) / МЭ (Ме) + МЭ(NO3−) = m (МеОН) /m(МеNO3)
3. подставляем числовые значения
4. МЭ(Ме) +17 / МЭ(Ме) + 62 = 1,60 / 3,85
5. МЭ(Ме) = 15 г/моль.

Пример 3. Приготовить 500 мл 0,1 н раствора серной кислоты из 2 н раствора H2SO4.

Решение. Известно, что вещества взаимодействуют друг с другом в количествах, пропорциональных их эквивалентам:   nЭ1 = nЭ2., а nЭ = V· СN.

Отсюда, V1· СN1 =. V2· СN2. Исходя из чего, растворы с молярной концентрацией эквивалента вещества (нормальность) реагируют друг с другом в объемах, обратно пропорциональным их молярным концентрациям эквивалентов (нормальностям):

• V1 /V2 = СN2 / СN1 или V1 · СN1 = V2 · СN2.
• где, V1, V 2 — объемы растворов реагирующих веществ,
•    СN1, СN 2 — молярные концентрации эквивалентов (нормальности) этих растворов.
• Находим объем (V2) 2 н раствора серной кислоты, применив выражение
• V1 · СN1 = V2 · СN2.;
• V2 = V1 · СN1 / СN2., подставляем числовые значения
• V2 = 500 · 0,1 / 2 = 25 мл.
• Объем воды, необходимый для приготовления раствора вычисляем по разности
• V(H2O) = V1 – V2
• V(H2O) = 500 – 25 = 475 мл
• Лабораторная работа №1
• Определение молярной массы эквивалента металла методом вытеснения водорода
•   Метод основан на измерении объема водорода, который выделяется при взаимодействии кислоты с металлом по уравнению: Me +2HCl→ MeCl2 + H2,
• Следовательно МЭ(Н)=М(Н)/(nē), где nē – число электронов, принятых 1 моль водорода.
• Из уравнения реакции видно, что 2Н+ +2е = Н2,  отсюда МЭ(Н)=1/1= 1 г/моль.
• Выполнение работы.

Проверьте прибор на герметичность, предварительно подобрав пробирку нужного диаметра. Убедившись в герметичности прибора, отсоедините пробирку, налейте в нее 1,0-1,5 мл 2 н раствора соляной кислоты и добавьте 1-2 капли раствора катализатора (CuSO4). Затем осторожно внесите в пробирку взвешенный металл и соедините пробирку с прибором.

Запишите в журнал начальный объем воды в бюретке. Наклоните штатив так, чтобы металл упал в кислоту. Наблюдайте выделение водорода и вытеснение воды в уравнительный сосуд (воронку). По окончании реакции следует подождать 1-3 минуты, пока газ примет комнатную температуру, и уровень жидкости в бюретке станет постоянным.

Тогда приведите воду в бюретке и уравнительном сосуде к одному уровню, т.е. создайте в бюретке давление равное атмосферному. По положению нижнего края мениска воды в бюретке определите конечный объем, а затем по разности (VКОН – VНАЧ) вычислите объем выделившегося водорода (VН2).

Запишите условия проведения определения: температуру и барометрическое давление.

1. Запись данных опыта и расчеты:
2. B(валентность металла) = 2
3. m(масса металла), г =

VНАЧ.(начальный объем воды в бюретке), мл.=

VКОН.(конечный объем воды в бюретке), мл =

V(Н2) = VКОН.–VНАЧ. (объём, выделившегося водорода), мл =

t (температура),ºС =

T(абсолютная температура) =273 + t0С, К =

Р(атмосферное давление), мм. рт. ст. =

h (Н2О) (давление насыщенного водяного пара), мм.рт.ст.=

Р(Н2)(парциальное давление водорода) = Р- h (Н2О), мм.рт.ст.=

Числовое значение h Н2О берут из справочной таблицы.

R(универсальная газовая постоянная), мм.рт.ст·мл/моль·К

   По полученным данным рассчитайте молярную массу эквивалента металла двумя способами:

I-й способ. Применяя уравнение идеального газа Клапейрона — Менделеева

PV= nRT, зная, что n = m/M вычислите массу водорода в измеренном вами объеме. На основании закона эквивалентов вычислите молярную массу эквивалента металла. По закону эквивалентов:

• m(H2)/m(Me) = MЭ(H2)/ MЭ(Me), откуда MЭ(Me) = m(Me)·MЭ(H2) / m(H2),
• II-й способ. Приведите объем V(H2) выделившегося водорода к нормальным условиям Vo(H2), используя уравнение объединенного газового закона:
• PV/T = PОVО / TО;
•    Заменив в выражении закона эквивалентов массу и молярную массу
• эквивалента водорода на пропорциональные им объемные значения:
• VО(H2)/m(Me) = VЭ(H2)/ MЭ(Me), получим расчетную формулу:
• MЭ(Me)= m (Ме)·VЭ(H2) / VО(H2)

Зная, что АПРАКТ.(Ме) = МЭ(Ме)∙В(Ме), вычислите практическую атомную(мольную) массу металла. Затем по таблице Д.И.Менделеева определите какой это металл. Перепишите из таблицы Д.И.Менделеева теоретическое значение атомной массы металла.

Вычислите погрешности (ошибки) опыта: абсолютную (∆ =АТЕОР — АПРАКТ.) и относительную (∆% =.∆ ∙!00 ∕ АПРАКТ.).

1. Сформулируйте и запишите вывод.
2. СКОРОСТЬ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ.
3. ХИМИЧЕСКОЕ РАВНОВЕСИЕ.
4.   Химическая кинетика– раздел физической химии, изучающий вопросы о скоростях и механизмах химических реакций.
5.   Скорость химической реакцииопределяется изменением концентрации реагирующих веществ за единицу времени в единице реакционного пространства.
6.    Скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ, их концентрации, температуры, давления и присутствия катализатора.
7.     Зависимость скорости химической реакции от концентрации реагирующих веществ выражается основным законом химической кинетики – законом действия масс:при постоянной температуре скорость химической реакции прямо пропорциональна произведению молярных концентраций реагирующих веществ, возведенных в степень их стехиометрических коэффициентов.
8.      Химические реакции, в которых исходные вещества целиком превращаются в продукты реакции, называются необратимыми:
9. 2KClO3 = 2KCl + 3O2↑
10. υ1 = k1· С2(KClO3)
11.       Значительно чаще происходят реакции, идущие одновременно в двух противоположных направлениях – прямом и обратном:
12. 2NO + O2 ↔ 2NO2
13. υ1 = k1·[NO]2·[O2],
14. υ2 = k2·[NO2]2,
15.  Состояние обратимой реакции, при котором скорости прямой и обратной реакций равны между собой, называется химическим равновесием.
16. При химическом равновесии υ1 = υ2 , откуда
17. KС = k1 / k2 = [NO2]2 / [NO]2 · [O2]
18. Где KС – константа химического равновесия (величина табличная), выраженная через равновесные молярные концентрации реагирующих веществ,
19. k1, k2 – константы скоростей прямой и обратной химических реакций
20. [NO2],[NO],[O2] – равновесные молярные концентрации реагирующих веществ.

  Для обратимой химической реакции: отношение произведения равновесных концентраций продуктов реакции к произведению равновесных концентраций исходных веществ есть величина постоянная при постоянной температуре, и называется константой химического равновесия. Она зависит от температуры, природы реагирующих веществ, наличия катализатора, и не зависит от концентраций реагирующих веществ.

Пример 1. Как изменится скорость реакции горения этилена при увеличении концентрации кислорода в три раза?

• Решение.                    С2Н4 +3О2  = 2СО2 + 2Н2О
• Скорость реакции горения этилена до изменения концентрации кислорода
•   υ1= k1[C2H4]∙[O2]3 (закон действия масс)
• С увеличением концентрации кислорода в три раза скорость реакции станет равной
• υ1¢= k1 [C2 H4](3[O2])3 = 27k1[C2H4][O2]3=27υ1.
• Следовательно, скорость увеличивается в 27 раз.

Пример 2. Во сколько раз увеличится скорость реакции при повышении температуры от 20 до 70°С, если температурный коэффициент равен 2?

1. Решение. Зависимость скорости химической реакции от температуры определяется правилом Вант-Гоффа (при повышении температуры на каждые 10оС скорость химической реакции возрастает в 2-4 раза) по формуле: υt2 =υt1×gt2-t1/10 Находим, что
2. υt2/υt1 = 270-20/10 = 25 = 32
3. Следовательно, скорость реакции увеличится в тридцать два раза.
4. Пример 3. В какую сторону сместится равновесие в гомогенных системах
5.  1.2HBr Û H2 +Br2 – 70,18 кДж;
6. 2.2NO + O2 Û 2NO2 +117 кДж
7. вследствие повышения давления и температуры?

Решение. В первой системе реакция идет без изменения объема, поэтому изменение давления не вызывает смещения равновесия, а повышение температуры приведет к увеличению скорости прямой эндотермической реакции. (Принцип Ле — Шателье)

  Во второй системе повышение давления вызовет смещение равновесия в сторону прямой реакции, идущей с уменьшением объема, а повышение температуры – в сторону обратной реакции (эндотермической).

Лабораторная работа № 2.