Лабораторная работа по химии. Определение молярной массы эквивалента металла. Косяк Анна Факультет нук рлм

• Название: Лабораторная работа по химии. Определение молярной массы эквивалента металла. Косяк Анна Факультет нук рлм
• Дата: 15.11.2020
• Размер: 133 Kb.
• Имя файла: lab2_1.doc
• Тип: Лабораторная работа; #150766

М Г Т У и м е н и Н. Э. Б а у м а н а

Лабораторная работа

по химии.

«Определение молярной массы эквивалента металла».

Выполнила: Косяк Анна

Факультет: НУК РЛМ

Группа: БМТ2 - 12
Дата выполнения: 17. 09. 2004

Дата сдачи: 24. 09. 2004

М О С К В А

2 0 0 4

1. 
   Цель работы.
   

Усвоить понятие эквивалент и молярная масса эквивалента и ознакомиться с одним из методов определения молярной массы эквивалента металла – объемным методом.

2. 
   Теоретическая часть.
   

Эквивалент – это часть молекулы (атома) вещества, равноценная в химической реакции одному атому или иону водорода или одному электрону. Соответственно, молярная масса эквивалента вещества – это масса одного моль эквивалентов вещества, равноценная в химической реакции массе 1 моль атомов или ионов водорода или количеству электронов 1 моль.

Расчет молярной массы эквивалента вещества осуществляется по следующим правилам:

1. 
   Химические элементы.
   

М_э = М / n
Где М_э – молярная масса эквивалента элемента, М – молярная масса элемента, n - валентность.

2. 
   Кислоты и основания.
   

М_э = М / n

Где М_э – молярная масса эквивалента вещества, М – молярная масса вещества, n – основность кислоты или кислотность (количество групп ОН) основания.

3. 
   Соли и оксиды.
   

М_э = М / (N * n)
Где М_э – молярная масса эквивалента вещества, М – молярная масса вещества, N – количество катионов в формуле, n – формальный заряд катиона.

4. 
   Окислители и восстановители.
   

М_э = М / n
Где М_э – молярная масса эквивалента вещества, М – молярная масса вещества, n – количество электронов, присоединяемое одной молекулой окислителя или отдаваемое одной молекулой восстановителя.

Молярная масса одного итого же вещества может рассчитываться по – разному, в зависимости от его химических свойств.

Для экспериментального определения молярной массы эквивалента вещества необходимо найти массу данного вещества, равноценную в химической реакции молярной массе эквивалента другого известного вещества.

3. 
   Практическая часть.
   

а) Название опыта.

Опыт по определению молярной массы эквивалента неизвестного металла.

б) Ход эксперимента.

Вначале необходимо ознакомиться с прибором, привести его в начальное состояние: бюретка должна находиться на таком расстоянии от поверхности лабораторного стола, чтобы ее можно было опустить вниз на 20 – 30 см.

Оценить цену деления бюретки.

Отводную трубку пробирки и пробку, закрывающую отводную трубку необходимо досуха протереть фильтровальной бумагой.

Получить образец металла у преподавателя и записать его массу.

Образец металла поместить в отводную трубку и расположить примерно на ее середине. После этого плотно закрыть пробирку.

Провести проверку прибора на герметичность. Для этого передвинуть бюретку на 10 – 15 см. и наблюдать за изменением уровня воды в бюретке в течение 1 – 2 минут. Если высота уровня остается постоянной, то прибор герметичен, если нет, то нужно более плотно вставить пробки в бюретку, пробирку и отводную трубку.

С помощью бюретки уравнять уровни воды в бюретках и записать показания бюретки, т. е. начало отсчета. Показания бюретки нужно определять по нижнему краю мениска воды.

После проведения этих приготовлений прибора к работе, можно начинать опыт. Для этого приподнять пробирку и постучать пальцем по отводной трубке пробирки, чтобы образец металла переместился из отводной трубки в раствор кислоты.

Наблюдать за протеканием реакции.

Дождаться окончания реакции.

После окончания реакции между металлом и кислотой и охлаждением реакционного сосуда выровнять уровни воды в бюретках и записать положение уровня воды в бюретке, тем самым, определив значение V_к - конечную точку отсчета объема выделившегося водорода.

в) Наблюдения.

В результате реакции наблюдается выделение газа. Изменяется уровень воды в бюретке.

г) Уравнение реакции.

Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂

д) Проведение расчетов.
Дано: Решение.

V_н = 1, 8 мл m * 11200 * (273 + t_ком.) * P₀

V_к = 15, 6 мл М_э(эксп.) = —————————————

Р_ат. = 749 мм рт. ст. V * 273 * (P_ат. – P_H2O)

Р₀ = 760 мм рт. ст.

t_ком. = 23⁰ V = |V_k – V_н| = 15, 6 мм – 1, 8 мм = 13, 8 мм

M
= 0, 125 г Так как t_ком = 23⁰, то P_H2O = 21, 07 мм рт. ст.

Найти: М_э 0, 0125 * 11200 * (273 + 23) * 760

М_э(эксп.) = ——————————————— = 11, 48г

13, 8 * 273 * (749 – 21, 07)

После расчета молярной массы эквивалента металла по результатам проведенного опыта надо идентифицировать металл по его молярной массе. Для этого по формуле М (Ме) = n * М_э(Ме) рассчитать молярную массу для трех значений валентности (степени окисления) n, равных 1, 2 и 3.

n = 1

М (Ме) = 1 * 11, 48 = 11, 48 г/моль
n = 2

М (Ме) = 2 * 11, 48 = 22, 9 г/моль
n = 3

М (Ме) = 3 * 11, 48 = 34, 4 г/моль

По таблице Д. И, Менделеева выбирается металл, проявляющий соответствующую валентность, для которого расхождение с табличными данными не превышает 1 – 2 г/моль.

В нашем случае подходит металл 2 группы Mg.

После этого надо рассчитать теоретическое значение М_э(теор.):

М_э(эксп.) - М_э(теор.)

М_э(теор.) = М (Ме) / n; η = —————————— * 100%;

М_э(теор.)
М_э(теор.) = 22, 9 / 2 = 11, 45 г/моль

И ошибку экспериментального определения молярной массы эквивалента металла η по формулам:
М_э(эксп.) - М_э(теор.)

η = —————————— * 100%;

М_э(теор.)
11,48 – 11, 45

η = ——————— * 100% = 0, 002 * 100% = 0, 2%

11, 45
е) Иллюстрационный материал



ж) Вывод.

Так как погрешность проведенных расчетов не превышает 5 % и на основании таблицы Менделеева, можно утверждать, что полученный у преподавателя металл является магнием.

4. 
   Контрольные вопросы.
   

1. 
   Что такое эквивалент и молярная масса эквивалента?
   

Эквивалент – это часть молекулы (атома) вещества, равноценная в химической реакции одному атому или иону водорода или одному электрону.

Молярная масса эквивалента вещества – это масса одного моль эквивалентов вещества, равноценная в химической реакции массе 1 моль атомов или ионов водорода или количеству электронов 1 моль.

2. 
   Как рассчитывается молярная масса эквивалента вещества для химических элементов и соединений различных классов (соли, оксиды, кислоты, основания), а также для соединений, проявляющих свойства окислителей или восстановителей?
   

Молярная масса рассчитывается по следующим правилам:

1. 
   Химические элементы.
   

М_э = М / n
Где М_э – молярная масса эквивалента элемента, М – молярная масса элемента, n - валентность.

2. 
   Кислоты и основания.
   

М_э = М / n

Где М_э – молярная масса эквивалента вещества, М – молярная масса вещества, n – основность кислоты или кислотность (количество групп ОН) основания.

3. 
   Соли и оксиды.
   

М_э = М / (N * n)
Где М_э – молярная масса эквивалента вещества, М – молярная масса вещества, N – количество катионов в формуле, n – формальный заряд катиона.

4. 
   Окислители и восстановители.
   

М_э = М / n
Где М_э – молярная масса эквивалента вещества, М – молярная масса вещества, n – количество электронов, присоединяемое одной молекулой окислителя или отдаваемое одной молекулой восстановителя.

3. 
   Рассчитать молярную массу эквивалента перманганата калия KMnO₄, рассматривая данное соединение как:
   

а) соль;

М_э = М / (N * n) = (39 + 56 + 16 * 4) / 1 = 159 г/моль

б) окислитель, превращающийся в MnO(OH)₂;

Mn⁺⁷+ 3ē = Mn⁺⁴

М_э = М / n = (39 + 56 + 16 * 4) / 3 = 53 г/моль

в) окислитель, превращающийся в MnSO₄

Mn⁺⁷ + 6ē = Mn⁺²

М_э = М / n = (39 + 56 + 16 * 4) / 5 = 31, 8 г/моль

4. 
   Какой объем оксида углерода СО, взятый при нормальных условиях требуется для получения железа из 1 кг его оксида Fe₂O₃?
   

М_э(Fe₂O₃) = (2 * 56 + 3 * 16) / (1 * 3) = 53, 3 г/моль

1кг x

3Fe₂O₃ + СО = 2Fe₃O₄ + CO₂

n = 3 моль n = 1 моль

M_э = 53, 3 г/моль V_m = 22, 4 л/моль

m
= 159, 9 г V = 22, 4 л
1 кг х
159, 9 г - 22, 4 л

1 кг - х
1000 г * 22, 4 л

х = ———————— = 140 л

159, 9 г

Ответ: V(CO) = 140 л

5. 
   Рассчитать молярную массу эквивалента азотной кислоты HNO₃, рассматривая данное соединение как:
   

а) кислоту

М_э = М / n = (1 + 14 + 3 * 16) / 1 = 63 г/моль

б) окислитель, превращающийся в NO

N⁺⁵ + 3ē = N⁺²

М_э = М / n = (1 + 14 + 3 * 16) / 3 = 21 г/моль

в) окислитель, превращающийся в NH₃

N⁺⁵ + 8ē = N^-3

М_э = М / n = (1 + 14 + 3 * 16) / 8 = 7, 8 г/моль

6. 
   Какое количество серной кислоты H₂SO₄ необходимо для реакции с 300г оксида алюминия Al₂O₃ при условии образования средней соли Al₂(SO₄)₃ ?
   

М_э(H₂SO₄) = М / n = (2 + 32 + 16 * 4) / 2 = 49 г/моль

М_э(Al₂O₃) = М / (N * n) = (2 * 27 + 3 * 16) / (2 * 3) = 17 г/моль
х 300г

3 H₂SO₄ + Al₂O₃ = Al₂(SO₄)₃ + 3H₂O

n = 3 моль n = 1 моль

М_э = 49 г/моль М_э = 17 г/моль

m = 147 г m = 17 г/моль





х 300г

147г – 17г

х – 300г
147г * 300г

х = —————— = 2594г

17г

Ответ: m (H₂SO₄) = 2594г