Определение эквивалентной массы металла

Согласно закону эквивалентов массы, вступающие в реакцию веществ, пропорциональны эквивалентам этих веществ:

, где М₁ и М₂ – массы реагирующих веществ, кг; Э₁ и Э₂ – их эквиваленты.

Эквивалентная масса элемента:

Э = А/n , где А – масса одного моля атомов элемента;

n – его валентность.

Проведение анализа

1. Получить навеску опилок металла у преподавателя.

2. Перед началом опыта проверить сосуд на герметичность.

3. Подготовить эвдиометр для собирания водорода. Заполнить его до краев водой (с помощью стакана), зажали открытый конец пальцем и, перевернув, погрузить в чашку с водой.

4. С помощью мерного цилиндра отмерить 5 мл раствора соляной кислоты HCl (в объемном соотношении I:I), влить ее через воронку в сосуд Ландольта. Держа сосуд в слегка наклонном положении, поместить внутрь на сухую стенку навеску опилок металла, закрыть пробирку пробкой и конец газоотводной трубки подвести под водой внутрь эвдиометра.

5. Повернуть сосуд (навеска металла смешалась с кислотой) и поставить в штатив. После окончания химической реакции (прекращение выделения пузырьков газа) дать охладиться системе до комнатной температуры в течении 10 минут.

6. Атмосферное давление записать по показаниям барометра:

1 мм рт. ст. = 1, 333 · 10² Па

763 мм рт. ст. = 101724,9 Па

7. Комнатную температуру зафиксировать ртутным термометром:

22 ºС + 273 = 295 К

8. Значение парциального давления водяных паров h при температуре комнаты найти по таблице:

h = 2643,3 Па

9. Объем полученного водорода V_t = 31 · 10^-6 привести к нормальным условиям:

;

V₀ – объем выделившегося водорода при нормальных условиях (Т₀ = 273 К, Р₀ = 101325 Па), м³

Р_Н2 – парциальное давление водорода, Па;

Т – температура опыта.

10. Используя закон эквивалентов, рассчитать эквивалентную массу металла:

Э_Ме / 0,0112 = m_Ме / V₀

Э_Ме = кг/моль

Э_Ме – эквивалентная масса металла, кг/моль;

m_Me – навеска металла, кг;

0,0112 – эквивалентный объем водорода при нормальных условиях, м³/моль.

11. Вычислить по соотношению Э = А/n теоретическую эквивалентную массу металла Э_т

Э_т (Zn) = г

12. Вычислить абсолютную и относительную погрешности в определении эквивалентной массы металла в процентах:

Уравнение химической реакции в молекулярном и ионном виде:

2 HCl + Zn ZnCl₂ + H₂

2 H⁺ + 2Cl^- + Zn⁰ Zn²⁺ + 2Cl^- + 2H⁰

2 H⁺ + Zn⁰ Zn²⁺ + 2H⁰

Схема установки:

Рис 1. Схема установки: 1 – штатив; 2 – чашка с водой; 3 – эвдиометр; 4 – пробирка с газоотводной трубкой; 5 – деревянный штатив.

Экспериментальные результаты

		Условия опыта
Навеска металла mMe, кг	Температура Т, К		Атмосферное давление Р, Па	Парциальное давление водяного пара h, Па		Объем водорода Vt, м3	Парциальное давление водорода РН2= Р-h, Па

Вывод: В результате работы был исследован способ определения эквивалентной массы металла, которая находится методом вытеснения водорода из раствора кислоты. Данный металл …

Вопросы и задачи

1. Выразите в молях: а) 6,02• 10²¹ молекул СО₂; б) 1,20 • 10²⁴ атомов кислорода; в) 2,00•10²³ молекул воды. Чему равна молярная масса указанных веществ?

2. На восстановление 7,09 г оксида двухвалентного металла требуется 2,24 л водорода (н.у.). Вычислите молярную массу эквивалента оксида и молярную массу эквивалента металла. Чему равна атомная масса металла?

3. Сколько металла, эквивалентная масса которого 12,16 г/моль, взаимодействует с 310 см³ кислорода (н.у.)?

4. Вычислите количество вещества эквивалентов и молярные массы эквивалентов H₂SO₄ и А1(ОН)₃ в реакциях

H₂SO₄ + КОН = KHSO₄ + Н₂О (1)

H₂SO₄ + Mg = MgSO₄ + Н₂ (2),

А1(ОН)₃ + НС1 = А1(ОН)₂С1 + Н₂О (3)

А1 (ОН) ₃ + 3HNO₃ = A1(NO₃) ₃ + 3Н₂О (4)

5. Из 3,85 г нитрата металла получено 1,60 г его гидроксида. Вычислите молярную массу эквивалента металла

6. В какой массе Са(ОН)₂ содержится столько же эквивалентных масс, сколько в 312 г А1(ОН)₃?

7. Написать квантовые числа, характеризующие электроны четвертого энерге­тического уровня.

8. Составить электронные формулы атомов элементов II периода. В чем сходство и различие в строении их атомов?

9. Составить электронные формулы атомов элементов IV группы, В чем сходство и различие электронных структур атомов элементов главной и побочной подгрупп?

10. По какому принципу делят элементы на s-, р-, d- и f-семейства?

11. Выразить графически электронные структуры атома фосфора и ванадия, обосновать сходство и различие в их свойствах.

12. Определить место в периодической системе элементов, атомы которых имеют электронные структуры, выражаемые электронными формулами: a) 1s²2s²2p³; б) ls²2s²2p⁶3s²3p⁶3d4s¹; в) ls²2s2²p⁶3s²3p⁶. Дать объяснение.

13. Описать структуру периодической системы.

14. Как связано положение элемента в периодической системе со строением его атома? Привести примеры.

15. В чем состоит физический смысл периодического закона?

16. Как изменяются радиусы атомов и однотипных ионов в периодах, глав­ных и побочных подгруппах элементов?

17. Как изменяются окислительные и восстановительные свойства атомов элементов в периодах и группах?

18. Как изменяются свойства гидроксидов элементов в периодах и группах? Показать на примерах.

Методический инструментарий преподавателя:

-активные формы: фронтальный опрос.

Средства контроля: Тест, задания и задачи (см. фонд оценочных средств)

Содержание внеаудиторной работы бакалавра при подготовке к занятию

1. Владеть содержанием вопросов (по лекции).

2. Законспектировать вопосы: Способы определения эквивалентов элементов

3. Подготовиться к диагностической самостоятельной работе в форме опроса и теста

4. Изучить термины по данной теме

Литература

Основная литература

1. Ершов Ю.А., Попков В.А., Берлянд А.С., Книжник А.З. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов: учеб. для вузов. - М.: Высшая школа, 2007. - 559 с. (Библиотека УлГПУ).

2. Князев Д.А., Смарыгин С.Н. Неорганическая химия: учебник для вузов. – М.: Дрофа, 2005. – 594 с. (Электронный ресурс. – Режим доступа: http://www.knigafund.ru/books/38247).

Дополнительная литература

1. Кузьменко Н.Е.  Сборник задач и упражнений по химии. - М.: Экзамен, 2002. – 542 с. (Библиотека УлГПУ)

2. Глинка Н.Л.   Общая химия: учеб. пособие для нехим. специальностей вузов. - М.: Интеграл-Пресс, 2007. - 727 с. (Библиотека УлГПУ)

3. Лидин Р.А. Химия. Полный сборник задач: для школьников старших классов и поступающих в вузы. – М.: Дрофа, 2007 - 610 с. (Электронный ресурс. – Режим доступа: http://www.knigafund.ru/books/38248).

Практическое занятие № 4 Определение относительной молекулярной массы оксида углерода (IV). Квантово-механическая модель атома водорода. Квантовые числа как параметры, определяющие состояние электрона в атоме. Физический смысл квантовых чисел. Спиновое квантовое число ( 2 часа).

Цели

1. Формирование представлений о методах нахождения молекулярных масс веществ во взаимосвязи с молекулярно-кинетической теории газов

2. Развитие профессионально важных и значимых качеств личности будущего рабочего (специалиста) (ПК-2).

Содержание

Молекулярно-кинетическая теория газов

Определение относительной молекулярной массы оксида углерода (IV).

Квантово-механическая модель атома водорода. Квантовые числа как параметры, определяющие состояние электрона в атоме.

Физический смысл квантовых чисел.

Формулирование выводов

Работа с вопросами и расчетными задачами

Требования к умениям бакалавров

Знать

Физический смыcл квантовых чисел

Термины

Технику безопасности при работе в химической лаборатории

Уметь

Находить молекулярные массы газообразных веществ

Объяснять свойства элементов исходя из анализа их электронного строения

Решать задачи по соответствующему разделу

Владеть

навыками безопасной работы с неорганическими веществами;

техникой лабораторных работ и основными приемами работы в лаборатории;

основными методами анализа.

Интерактивная форма: Работа с Интернет-источниками.