6.2 Методические указания по выполнению лабораторных работ для студентов технических специальностей.

УДК 546.05 (075)

Утверждаю Ректором ФГОУ ВПО «Калининградского государственного технического университета»

Авторы: Нижникова Е.В., к.б.н., доцент кафедры химии ФГОУ ВПО «КГТУ

Кочановская Е.В., к.п.н., доцент той же кафедры

Воробьев В.И., ст. преподаватель» той же кафедры

Поднебесного Ф.В. ст.преподаватель той же кажедры

;

Методические указания рассмотрены и одобрены кафедрой химии ФГОУ ВПО «КГТУ», 19 декабря 2007г., протокол № 4.

Методические указания рассмотрены и одобрены методической комиссией факультета фундаментальной подготовки ФГОУ ВПО «КГТУ», 29 января 2008г., протокол №6.

ЦЕНТЕНТ – кафедра химии Калининградского государственного университета имени Канта

©ФГОУ ВПО «Калининградский государственный технический университет», 2008г.

ВВЕДЕНИЕ

Настоящее руководство к лабораторным занятиям по общей и неорганической химии предназначается для студентов нженерно-технических специальностей. В руководство включены лабораторные работы, которые охватывают важнейшие разделы курса химии.

В зависимости от количества часов, отводимых учебным планом на лабораторные работы, кафедра определяет число обязательных работ для каждой специальности.

Перед описанием экспериментальной части в каждой работе имеется теоретическое введение, которое имеет минимум сведений, необходимых студенту для сознательного выполнения лабораторных работ.

Лабораторные работы оформляются в тетради и включают разделы:

номер и название лабораторной работы,

теоретическое введение,

цель работы,

экспериментальная часть,

выводы.

Лабораторная работа № 1 «Определение молярной массы эквивалента металла методом вытеснения водорода»

Теоретическое введение

Эквивалентом называют реальную или условную частицу вещества, которая может замещать, присоединять, высвобождать или быть каким – либо другим способом эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основных или ионообменных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях

Из закона постоянства состава следует, что атомы элементов соединяются друг с другом в строго определенных количественных соотношениях. То же можно сказать и о взаимодействии сложных веществ. В связи с этим были введены понятия фактора эквивалентности (эквивалента) и молярной массы эквивалента вещества.

Фактором эквивалентности (f_экв) называется число показывающее, какая доля частицы (атома, молекулы) этого вещества равноценна одному иону Н⁺ в реакциях обмена или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

Молярная масса эквивалента (М_экв) – это масса одного моль (6,02·10²³ частиц) эквивалента вещества, равная произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества.

М_экв = f_экв·М

• В реакции Н₃РО₄ + NaOH = NaH₂PO₄ + Н₂О

f_{экв (Н3РО4)} = 1

т.к. в 1 молекуле Н₃РО₄ замещается 1 атом Н;

• В реакции Н₃РО₄ + 2NaOH = Na₂HPO₄ + 2Н₂О

f_{экв (Н3РО4)} = 1/2

т.к. в 1 молекуле Н₃РО₄ замещается 2 атома Н

• В окислительно-восстановительной реакции:

• 5Na₂S⁺⁴ O₃+ 2KMn⁺⁷ O₄ + 3H₂SO₄ =5Na₂S⁺⁶ O₄ + 2Mn⁺² SO₄ + K₂ SO₄ +3Н₂О

фактор эквивалентности (эквивалент) окислителя KMnO₄:

f_{экв (KMnO4)} = 1/5

т.к. в 1 молекула KMnO₄ присоединяет 5 электронов:

Mn⁺⁷ + 5ē = Mn⁺²

фактор эквивалентности (эквивалент) восстановителя Na₂SO₃:

f_{экв (Na2SO3)} = 1/2

т.к. в 1 молекула Na₂SO₃ отдает 2 электрона:

S⁺⁴ − 2ē = S⁺⁶

Закон эквивалентов: массы реагирующих веществ прямо пропорциональны молярным массам эквивалента этих веществ.

Например, если реагируют вещества А и В, то

m_(A) : m_(B) = М_экв(A) : М_экв(B)

где m_(A) и m_(B) – массы реагирующих веществ

М_экв(A) и М_экв(B) – молярные массы эквивалентов реагирующих веществ.

На основе закона эквивалентов можно вывести следующие формулы для вычисления эквивалентных масс сложных веществ:

Мэ_оксида = М_экв оксида / Число атомов элемента • валентность элемента;

Мэ_{кислоты} = М_экв кислоты / Основность кислоты;

Мэ_{основания} = М_экв основания / Кислотность основания;

Мэ_соли = М_экв соли / Число атомов металла • валентность металла.

Пользуясь законом эквивалентов и зная молярные массы эквивалента кислорода (8,000 г/моль) и водорода (1,008 г/моль) можно определить молярные массы эквивалентов любых веществ, соединяющихся с кислородом или водородом, или замещающих кислород или водород в каких-либо соединениях.

В случае газообразных веществ иногда бывает удобно пользоваться объёмными значениями молярной массы эквивалента. При нормальных условиях: Р = 101, 3 кПа (760 мм рт. ст.) и Т = 273,15 К (0° С) объём молярной массы эквивалента водорода равен 11,2 л/моль, а кислорода – 5,6 л/моль.