Установление формулы полусернистой меди путем синтеза ее из элементов

Для установки формулы химического соединения необходимо предварительно экспериментальным путем определить, из каких элементов оно состоит и в каких весовых отношениях эти элементы входят в его состав.

Полусернистая медь образуется при сплавлении серы с медью. Это дает возможность легко определить состав полусернистой меди, а следовательно, и вычислить ее формулу. Практически определение выполняется следующим образом. Произвольное количество серы расплавляют в тигле. К расплавленной сере прибавляют точно взвешенное количество меди с таким расчетом, чтобы сера оказалась в избытке. По окончании реакции избыток серы выжигают. Определяют вес полученной полусернистой меди. Отсюда находят количество ушедшей на реакцию серы. Установив таким образом состав полусернистой меди, выводят ее формулу.

Пример вывода формулы сложного вещества по его весовому составу.

Требуется найти простейшую формулу соединения, содержащего на 7 г железа (атом. вес 56) 3 г кислорода.

Обозначив число атомов железа в молекуле данного соединения через х, а число атомов кислорода через у, составляем пропорцию.

х:у = : =0,125:0,187=2:3

Следовательно, в молекуле взятого вещества на 2 атома железа приходится 3 атома кислорода. Простейшая формула вещества будет Fe₂O₃.

Для работы нужны: 1) фарфоровый тигель; 2) треугольник для тигля; 3) железные щипцы; 4) медные стружки; 5) сера.

Порядок выполнения работы

1. Заготовить в лабораторном журнале следующую табличку для записи результатов взвешиваний:

Вес тигля p0	Вес взятой меди mCu	Вес тигля после 1-го прокаливания p1	Вес тигля после 2-го прокаливания p2	Вес образовавшегося соединения р2-р0=м	Вес вступившей в реакцию серы м-mCu

2. Взвесить с точностью до 0,01 г чистый фарфоровый тигель. Внести в него около 3 г серы.

3. Точно отвесить 1-1,5 г меди.

4. Поставить тигель с серой в проволочный треугольник и, закрыв крышкой, нагревать в вытяжном шкафу до тех пор, пока из-под крышки не покажется пламя горящей серы.

5. Приподнять щипцами крышку тигля, осторожно бросить отвешенную медь в расплавленную серу и тотчас же вновь закрыть тигель. Вся медь вступает в реакцию с серой.

6. Нагревать содержимое тигля до полного выгорания избытка серы.

7. Несколько охладив тигель на воздухе, поместить его для дальнейшего охлаждения в эксикатор.

8. Взвесить остывший тигель с содержимым.

9. Повторить прокаливание и снова взвесить тигель. Если вес изменится, то прокалить еще раз.

10. Рассчитать вес образовавшегося соединения меди с серой и вес прореагировавшей серы.

11. Вывести простейшую формулу полученного вещества.

Определение эквивалентов элементов

Учебник § 10

Эквивалентом элемента называется число, показывающее сколько весовых частей элемента соединяется с 8 вес. частями кислорода или с 1.008 вес. частями водорода или замещает такие же количества кислорода и водорода в соединениях.

Эквивалент элемента равняется атомному весу элемента, деленному на валентность элемента.

Элементы соединяются друг с другом и замещают один другого в весовых количествах, пропорциональных их эквивалентам (закон эквивалентов).

Количество граммов элемента, численно равное его эквиваленту, называется грамм-эквивалентом.

Проще всего определить эквивалент элемента, исходя из количественного состава его водородного или кислородного соединения.

Например, установив, что при сгорании 5 г алюминия получается 9,45 г его окиси, находим, что с 5 г алюминия соединяется 9,45-5=4,45 г кислорода.

Обозначив эквивалент алюминия через Э_Al, составляем пропорцию:

Э_Al:8=5:4,45

Откуда

Э_Al= =9

Один из методов определения эквивалентов металлов основан на способности многих металлов вытеснять водород из разбавленных кислот.

Измерив объем водорода, вытесненного определенным количеством металла, и зная, что грамм-эквивалент водороды (1,008 г) занимается при нормальных условиях объем 11,2 л или 11200 мл, легко рассчитать грамм-эквивалент данного металла, а следовательно, и его эквивалент.

Пример. Определить эквивалент металла, зная, что 0,14 г его вытеснили 29,54 мл водорода, собранного над водой при температуре 15 и давлении 772,8 мм.

Сперва надо привести объем выделившегося водорода к нормальным условиям по формуле

При этом следует учесть, что общее давление на воду слагается из парциального давления водорода и парциального давления водяного пара, равного при 15° 12,88 мм. Таким образом, в данном случае p = 772,8 – 12,8 = 760 мм; V = 29,54 мл; T = 273 + 15 = 288°. Подставляя эти величины в указанную формулу, получаем:

Так как 1 г-экв металла вытесняет 11200 мл водорода, измеренного при н.у., то, обозначив его через х, можно составить пропорцию:

0,14 : 28 = х : 11200

Откуда

Следовательно, эквивалент металла равен 56.

РАБОТА № 5-а