Определение эквивалентных масс простых и сложных веществ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное бюджетное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

"Владимирский государственный университет имени Александра и Николая Григорьевича Столетовых"

(ВлГУ)

Институт прикладной математики. информатики, био- и нано- технологий

Факультет химии и экологии. Кафедра химии

Лабораторная работа №1

Определения эквивалентных масс простых и сложных веществ

Выполнила:

студент 1 курса

группы Б-113

Кутузова К.А

Приняла:

доцент кафедры

химии Смирнова Н.Н.

Владимир 2013

1. Теоретическое введение

эквивалент идентификация металл погрешность

Закон эквивалентов:

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.

Число zB называют числом эквивалентности или эквивалентным числом, zB<=1. Значение zB определяют по химической реакции, в которой участвует данное вещество или по формуле вещества. В зависимости от природы вещества и реакции, в которой это вещество участвует, число эквивалентности может изменяться.

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.

Например:

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

nэк(В)=zВnB ,

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.

Таблица.

Результаты проведенного эксперимента.

Для расчета объем водорода при нормальных условиях (н.у.), экспериментального значения эквивалента металла, экспериментального значения атомной массы используются следующий формулы:

1) Для вычисления объема водорода V0(H2) при н.у. используется уравнение Клапейрона:

P•V(H2) : T= P0•V0(H2) : T0 ,

где V(H2) - объем выделившегося водорода, мл; T -температура, при которой проводился опыт, К ; P0 - давление при н.у., мм.рт.ст.; T0 - температура при н.у., К; V0 (H2)- объем водорода при н.у, мл.

В данном уравнении вместо Р берем парциальное давление водорода РH2:

РH2 = Р - РH2O ,

где Р - атмосферное давление, мм рт. ст.; РH2O - давление насыщенного водяного пара при температуре опыта, мм рт. ст.

РH2 • V(H2) : T= P0•V0(H2) : T0 ; РH2 = Р - РH2O

T • P0 • V0(H2) = РH2 • V(H2) • T0

V0(H2) = (РH2 • V(H2) • T0) / (T • P0) = ((P - PH2O) • V(H2) • T0) / (T • P0)

V0(H2) = ((744 - 19.8) • 40 •273) / (295 • 760) = 35.3 мл

2) По закону эквивалентов определяется экспериментальное значение эквивалента металла:

ЭMe= Mme • 11200 / V0(H2) ,

где ЭMe - экспериментальное значение эквивалента металла, г/моль-экв.; Mme - масса металла, г;V0(H2)- объем водорода при н.у, мл.

Здесь 11200 мл - эквивалентный объем водорода при нормальных условиях.

ЭMe = 0,092 • 11200 / 35.3 = 29.2 г/моль-экв.

3) Зная, что для эксперимента был взят двухвалентный металл, рассчитывается экспериментальное значение атомной массы:

AЭкс = ЭMe • В = 2 • ЭMe ,

где AЭкс - экспериментальное значение атомной массы; ЭMe - экспериментальное значение эквивалента металла, г/моль-экв.; В -валентность.

AЭкс = 2 • 29.2 = 58.4

Относительная атомная масса, определенная подобным способом, может быть не вполне точна, так как применяемые газовые законы и уравнение Менделеева - Клапейрона строго справедливы лишь при очень малых давлениях. Более точно молярные массы вычисляют на основании данных анализа вещества.

Зная, что анализируемый металл двухвалентен, по таблице Д. И. Менделеева определяем, что наиболее близкое к определенной атомной массе значение имеет цинк Zn.

4) Для оценки погрешности проведенного эксперимента (з) использовали следующую формулу:

з = [(Aтеор - Аэкс) / Aтеор]• 100%

з = [(32.4 - 35.3) : 32.4] • 100% = 8.9 %

5) Напишем уравнение реакции:

2HCl + Zn ZnCl2 + H2

хлорид цинка водород

3.Выводы

1) В ходе работы было установлено, что предполагаемое вещество является Zn (цинк).

2) При идентификации металла были использованы экспериментальный и сравнительный методы изучения. Экспериментальный, т.к. опытным путем мы находили эквивалентную массу металла, а сравнительный, т.к. по полученной эквивалентной массе, путем сравнения мы должны были определить - какой металл был взят для исследования.

3) Относительная погрешность проведенного исследования составляет 8.9% (приблизительно 9%), что обусловлено плохой герметичностью сосудов или потерей некоторого количества довески, т.е. металла.

Размещено на Allbest.ru