Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Уравнение Клапейрона-Менделеева





РV = nRТ, где

n - число молей вещества;

R - универсальная газовая постоянная, равная 8,314;

Т - температура по абсолютной шкале;

соответственно Р и V - давление и объём газа;

Так как n = ; то получим: РV = RТ; отсюда М = .

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Определение молекулярной массы кислорода проводится на приборе, изображённом на рисунке:

 
5

1 4

6 3

 

 
 


1 - колба с водой; 2 - химический стакан; 3 - сифон; 4 - зажим; 5 - стеклянная трубка; 6 - тугоплавкая пробирка.

Собрать прибор по рисунку. Колбу 1 залить водопроводной водой. В стакан 2 налить 50 мл воды. Заполнить сифон водой. Для этого через трубку 5 вдувать воздух в прибор при открытом зажиме 4, и, когда сифон заполнится водой, закрыть зажим 4.

В сухую пробирку 6 насыпать около 1г перманганата калия. Пробирку с содержимым взвесить на весах с точностью до 0,01 г. Проверить герметичность. Опустить конец сифона в стакан 2.

Открыв зажим 4, начать разложение соли, нагревая пробирку 6 слабым пламенем газовой горелки. Нагревание следует проводить весьма осторожно, периодически приближая и удаляя горелку от пробирки. При этом реакция разложения должна протекать не слишком интенсивно.

Когда в стакан 2 перекачается примерно 100-150 мл воды, прекратить нагревание, дать прибору охладится до комнатной температуры, после чего снова взвесить пробирку.

Измерить объём вытесненной воды в стакане (из измеренного количества вычесть ранее добавленные 50 мл воды). Объём воды будет равен объёму полученного кислорода при температуре опыта.

Определить вес полученного кислорода по разности веса пробирки до и после опыта.

Ход работы и наблюдения свести в таблицу.

Расчётная часть



1. Масса пробирки с содержимым до нагревания (г).

2. Масса пробирки с содержимым после нагревания (г).

3. Масса выделившегося кислорода (разность 1. и 2.) (г).

4. Объём воды в стакане после опыта (мл).

5. Объём воды в стакане до опыта (мл).

6. Объём вытесненной воды, равный объёму выделившегося кислорода в условиях опыта (разность 4. и 5.) (мл).

7. Объём кислорода приведённый к нормальным условиям (мл).

8. Температура воздуха в лаборатории (оС).

9. Атмосферное давление (кПа).

10. Давление водяных паров при температуре опыта (кПа ) таблица 1.

11. Давление кислорода в колбе (разность 9. и 10.) (кПа). Объём кислорода, выделившегося во время опыта, определяется по формуле:

V= ;

Молекулярную массу определяем по формуле Клайперона-Менделеева.

PV = nRT; так как n= ;

Подставив в искомое уравнение получим:

PV=RT; отсюда M= ;

Вычислим процент ошибки по формуле:

%=

где Дт - теоретические данные газа, Д - опытные данные газа.

Таблица 1.

Давление насыщенного пара воды при различной температуре

Темп-ра °С PВ, кПа темп-ра °С PВ, кПа
1,70 1,81 1,93 2,06 2,20 2,34 2,49 2,64 2,81 2,99 3,17 101,325

 

Вопросы и задачи

1. Методы расчёта молекулярных масс при н.у. и условиях отличных от нормальных.

2. Вычислить какой объём (н.у.) займёт 1г H2,CH4,NO2,NO,NH3,O3.

3. Вычислить массу 1 м3 газов (н.у.) N2O, SiF4, SO2.

4. Масса 200мл ацетилена (н.у.) равна 0,232 г. Вычислить молекулярную массу ацетилена.

5. Вычислить массу азота, содержащегося в баллоне ёмкостью 20 л при Р=80атм и 25оС.

6. Масса 87 мл пара при t=62оC и 758 мм.рт. столба равна 0,24 г. Вычислить молекулярную массу азота.

7. Вычислить массу 1 м3 воздуха при t=17оC P=624 мм.рт. столба; массу 1 м3 СО2 при t=27оC и Р=1 атм.

8. Вычислить объём, который займёт при t=17оC и Р=1 атм 1 кг воздуха.

9. Масса 20 мл газа (н.у.) равна 0,0268 г. Вычислить молекулярную массу газа.

10. Вычислить, какие газы тяжелее или легче воздуха: NO2; CO; Cl2; NH3; NO; F2 и во сколько раз.

Лабораторная работа № 2

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ МАССЫ МАГНИЯ

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

 

Химическим эквивалентом называется такое его количество, которое соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях. Например, в НСl, Н2S, NH3, СН4 эквивалент хлора, серы, азота, углерода равен соответственно 1 молю, 1/2 моля, 1/3 моля, 1/4 моля.

Эквивалентная масса - это масса 1 эквивалента вещества (г/моль). В приведённых выше примерах эквивалентные массы хлора, серы, азота и угл2ерода соответственно равны 35,45 г/моль, 32/2=16 г/моль, 14/3=4,67 г/моль, 12/4=3 г/моль.

Значение эквивалентной массы элемента определяется по уравнению:

Э=А/В, (1) где

Э - эквивалентная масса элемента;

А - атомная масса элемента;

В - валентность элемента в данном соединении.

Например, ЭAl в Аl2О3 равен 27/3=9 г/моль; ЭCa в СаSO4 равен 40,08/2=20,04 г /моль.

Из уравнения (1) следует, что в отличие от атомной или молярной массы эквивалентная масса не является постоянной величиной, а зависит от валентности элемента. Постоянные значения эквивалентных масс могут быть только у элементов с постоянной валентностью.

Понятие об эквивалентных массах и эквивалентах распространяется и на сложные вещества.

Эквивалентом сложного вещества называется такое его количество, которое взаимодействует без остатка с одним эквивалентом водорода или с одним эквивалентом любого другого вещества.

Эквивалентную массу вещества вычисляют из его молярной массы:

 

 

 

 

, где

М - молярная масса.

Основность кислоты определяется числом атомов водорода, которое отдаёт молекула кислоты, реагируя с основанием.

Кислотность основания определяется числом протонов, присоединённых молекулой основания при взаимодействии его с кислотой.

Подобно эквивалентной массе элемента, эквивалентная масса сложного вещества может иметь несколько значений в зависимости от реакции, в которой участвуют вещества.

Например, в реакции:

H3PO4 + NaOH à NaH2PO4 + H2O.

Эквивалентная масса кислоты равна её мольной массе:

Э(H3PO4) = М/1 = 98 г/моль.

В реакции

H3PO4 + 2NaОН à Na2HPO4 + 2H2O

Э(H3PO4) = М/2 = 49 г/моль.

В реакции

H3PO4 + 3NaОН à Nа3РO4 + 3Н2О

Э(H3PO4) = M/3 = 32.7 г/моль.

Закон эквивалентов

Массы взаимодействующих друг с другом веществ, пропорциональны их эквивалентным массам (эквивалентам):

 

(2), где

mA и mB - массы взаимодействующих веществ А и В;

ЭA и ЭB - эквивалентные массы этих веществ.

Уравнение (2) - математическое выражение закона эквивалентов.

 

ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

Целью работы является определение эквивалентной массы магния. Опыт проводят на установке, схема которой представлена ниже на рисунке.

 

где, 1 - реакционная колба; 2 - круглая плоскодонная колба; 3 - зажим; 4 - стакан.

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

1. Взвесить на технических весах около 0,1 г магния с точностью до 0,01 г.

2. Собрать установку посхеме.

3. Налить в колбу (1) приблизительно 25-30 мл разбавленной серной кислоты. Протереть досуха внутреннюю стенку горла колбы (1) фильтровальной бумагой.

4. Наполнить колбу (2) на 3/4 объёма водой и закрыть её пробкой с отводными трубками. Вдуванием воздуха через короткую трубку заполнить водой длинную трубку и зажать зажим (3). Убедиться, что зажим держит.

5. Налить в стакан (4) 50 см3 воды и спустить в неё длинную отводную трубку из колбы (2).

6. Поставить колбу (1) в горизонтальное положение и высыпать взвешенное количество магния на сухую стенку горлышка (металл не должен попасть в кислоту!).

7. Закрыть колбу (1) пробкой с короткой отводной трубкой колбы (2). Закрывать следует осторожно и тщательно. Колбу надо держать за горло, пробку следует закрывать осторожно и постепенно, слегка её вращая. (Необходимо следитьза тем, чтобы магний попал в КИСЛОТУ!).

8. Поставить колбу (1) в вертикальное положение, одновременно быстро открыть зажим (3) и оставить его открытым.

9. Наблюдать взаимодействие магния с кислотой и вытеснение водородом воды из колбы (2) в стакан 4.

10. Когда весь магний прореагирует с кислотой, зажать зажим (3), вынуть отводную трубку из стакана (4) и измерить объём воды в стакане цилиндром.

11. Из полученного объёма вычесть 50 см3 (т.е. то количество воды, которое было налито в стакан до опыта ).

12. Разность будет равна объёму выделенного водорода V1.

 

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ

1. Написать уравнение реакции взаимодействия магния с разбавленной серной кислотой.

2.Привести найденный объём водорода (V1) к нормальным условиям по формуле:

 

, где

 

V0 - объём водорода при нормальных условиях, см3;

Р - барометрическое давление, кПа;

Pв - давление насыщенного пара воды при температуре опыта, кПа;

Т1 - температура опыта, К. Т1 = 273 + t.

3.Вычислить массу вытесненного водорода, определить эквивалентную массу магния.

 

РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТА

Температура опыта, °С -

Барометрическое давление, кПа -

Навеска магния, г -

Давление насыщенного пара воды, кПа -

Объём водорода при условии опыта, см3 -

Масса водорода, г -

Эквивалентная масса магния, г/моль -

Таблица 1.

Давление насыщенного пара воды при различной температуре

температура °С PВ, кПа температура °С PВ, кПа
1,70 1,81 1,93 2,06 2,20 2,34 2,49 2,64 2,81 2,99 3,17 101,325

Рассчётная часть

По объёму, вытесненному при нормальных условиях водорода (V0), вычисляют массу объёма. Учитывая, что масса водорода 22,4 л при нормальных условиях (н.у.) весит 2 г, находят массу H2.

22,4 H2 весит - 2,0 г.

V0 л весит - mH2

 

mH2=

По известным массам израсходованного магния (mMg) и вытесненного им водорода определяют эквивалентную массу магния:

Полученный результат сравнивают с эквивалентной массой, вычисляемой по формуле:

ЭMg= , где

А - атомнаямасса металла; В - валентность металла.

ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ

1. Вычислить эквиваленты следующих соединений: NaOH, Mg(OH)2, Ca(OH)2, H3PO4, KMnO4, Ca3(PO4)2.

2. Вычислить эквивалент азота в его соединениях с кислородом: N2O, NO, NO2, N2O3, N2O5.

3. Сколько оксида получается при окислении 3 г металла, эквивалентная масса которого равна 9 г/моль.

4. Определить эквивалентные массы кислот и оснований:

а) HNO3 + Bi(OH)3 à Bi(OH)2NO3 + H2O;

б) 3H2SO4 + 2Al(OH)3 à Al2(SO4)3 + 6H2O;

в) H3PO4 + Ca(OH)2 à CaHPO4 + 2H2O;

г) 2HCl + Bi(OH)3 à BiOHCl2 + 2H2O;

5. Какой объём займут при н.у. массы одного эквивалента кислорода и водорода.

6. Определить эквивалент металла, если 0,046 г его вытеснен из кислоты 62,35 мл Н2 при t=17°С и давлении 1,017×105 Па. Давление водяного пара при 17°С равно 0.193×105 Па.

7. Вычислить: а) эквивалентную массу олова, если при нагревании 0,92 г его в токе кислорода образуется 1,17 г оксида олова;

б) магния, если при нагревании в токе кислорода масса его увеличилась на 66,7%.

8. Вычислить эквивалент серной кислоты в реакции с КОН:

а) H2SO4 + KOH à KHSO4 + H2O;

б) H2SO4 + 2KOH à K2SO4 + 2H2O.

9. Вычислить эквивалент Са(ОН)2 и H3PO4, рассчитать, сколько граммов Са(ОН)2 потребуется для нейтрализации 150 г Н3РО4.

 

Лабораторная работа № 3









Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2018 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.