Лабораторная работа 6 по теме «Химические эквиваленты веществ» Опыт 1. Приготовление раствора соляной кислоты заданной нормальности из более концентрированного раствора

Опыт выполняется по следующей общей схеме (рис.1). Приготовить раствор соляной кислоты в объеме V₁ = 100 мл (в мерной колбе) с концентрацией А (концентрацию для каждой бригады определяет преподаватель) из более концентрированного раствора (…г/мл и С...%). Для этого рассчитать требуемый объем концентрированной кислоты и расчет показать преподавателю. Предлагается один из вариантов решения задачи: V₁С_н1 = V₂С_н2, V₂ = (V₁С_н1)/ С_н2, С_н2 = С10/Э, V₂ = V₁С_н1Э/ С10, где V₁ = 100 мл, V₂ – требуемый объем кислоты, С_н1 и С_н2 – молярная концентрация эквивалента, С% - массовая доля, Э – мольная масса эквивалента,  - плотность раствора.

Рис.1. Схема приготовления раствора: а – мерная колба (V₁ = 100 мл); б – мерная колба с Н₂О ( 30 мл); в – мерная колба с HCl и Н₂О; г – мерная колба с раствором заданной концентрации HCl.

При заполнении раствором мерных колб необходимо исходить из того, чтобы нижний мениск раствора касался метки или нулевого деления, а глаз экспериментатора находился на уровне мениска.

Опыт 2. Определение молярной концентрации эквивалента, приготовленного раствора соляной кислоты методом титрования

Расход этилового спирта на 1 опыт: 0,30 мл.

Опыт выполняется в следующей последовательности (рис. 2, 3): 1) бюретку А ополоскать приготовленным раствором НСl (расход около 10 мл); 2) заполнить бюретку А приготовленным раствором из мерной колбы (из опыта 1); 3) вытеснить воздух из кончика бюретки А, и установить уровень раствора НСl на ноль по нижнему мениску; 4) отмерить раствор НСl из бюретки А в коническую колбу в количестве 1 мл; 5) подготовить бюретку Д со щелочью для титрования (заполнить до 0 уровня с 0,1 н растворы NаОН, вытеснить воздух из кончика бюретки); 6) произвести титрование приготовленного раствора НСl (V=1мл) со щелочью NаОН из бюретки А до получения раствора устойчивой окраски розового цвета от последней капли щелочи (опыт повторить 2-3 раза до получения одинаковых результатов по объему израсходованной щелочи).

Рис. 2. Схема выполнения опыта: а – бюретка А с приготовленным раствором НСl; б – бюретка Д с раствором NаОН; в – коническая колба для титрования приготовленного раствора НCl (из опыта 1) и г – коническая колба с раствором HCl и Н₂О для титрования со щелочью.

Результаты титрования запишите в виде табл. 1.

Таблица 1

Номер опыта	Объем раствора кислоты	Объем раствора щелочи	Рассчитайте нормальность приготовленного раствора кислоты
1 2 3	1 1 1

Опыт 3. Экспериментальная проверка закона эквивалентов – определение массы металла (навески) и молярной массы эквивалента (или эквивалентной массы) металла методом вытеснения водорода

Опыт выполняется при помощи прибора, который показан на рис. 3, в следующей последовательности: 1) заполните приготовленным раствором HCl бюретку Г до нулевой отметки; 2) получите у лаборанта реакционную колбу с металла В, запишите номер навески в журнале и соедините колбу с бюреткой Г; 3) проверьте герметичность бюреток Г, Б и колбы В путем поднятия или опускания одной из бюреток (Б или Г) на ~ 10 см, при этом разность уровня раствора (~ 10 см) должна сохраниться без изменения; 4) проверьте уровень раствора в бюретках А и Б (в бюретке Б уровень должен быть больше, чем в бюретке А) и записываем начальный уровень раствора в бюретках Б и А (h₁); 5) путем постепенного введения до 1,5-2,0 мл (V₁) раствора HCl из бюретки Г в колбу В осуществите реакцию Mg + HCl  MgCl₂ + H₂, запишите показания барометра и термометра; 6) после завершения реакции запишите прилитый объем кислоты и после 4-5 минут, не нарушая герметичность прибора, приведите уровень раствора в бюретках Б и В к одинаковому уровню, запишите уровень воды в бюретках h₂ и определите объем выделившегося водорода υ_Н2 = h₁ – h₂; 7) определите избыток HCl в колбе Б (V₂) путем титрования как в опыте 2, по формуле V_HClC_HCl = V_NaOH С_NaOH; 8) определите объем кислоты (V₃), который прореагировал со взятой навеской металла и через V₃ определите массу магния m_Mg = ЭV₃C_н(оп), где Э – эквивалентная масса магния (теоретическая) и C_н(оп), - нормальная концентрация раствора (опытная).

Рис 3. Прибор для определения эквивалентной массы металлов: а(Г)- и б(В)- бюретки с раствором; в(Б)- реакционная колба с навеской металла; г(А)- бюретка с приготовленным раствором HCl и д(Д)- бюретка с раствором NaOH

Для определения опытного значения молярной массы эквивалента (или эквивалентной массы) магния (Э_оп) необходимо определить объем водорода в нормальных условиях V_оп(Н2) = КV_H2, где К- множитель, который определите по номограмме (рис. 4) или по уровню газового состояния: V_оп(Н2) = V_H2(Р - Р_Н2О)Т_о/ТР_о, где Р – атмосферное давление (определите по барометру); Р_Н2О - давление насыщенного пара воды в бюретке Б, которое приведено в табл.2.

Таблица 2

Температура,	17	18	19	20	21	22
Р, мм рт. ст.	14,5	15,5	16,5	17,5	18,7	19,8
РН2О, кПа	1,93	2,06	2,20	2,33	2,49	2,64

Рис. 4. Номограмма для определения множителя К: а-температурная шкала; б-давление насыщенного пара воды; в-шкала множителя К; г-шкала атмосферного давления.

Опытное значение молярной массы эквивалента: Э_оп = m V_э(H2)/ V_оп(H2), где V_э(H2) -объем, занимаемый молярной массы эквивалента водорода (V_э(H2) =11,2 л) и V_оп(H2) - объем водорода в нормальных условиях.

Относительная ошибка Сн(HCl), m(Mg), Эоп. Её определяют по формуле П = (а_оп - а_теор)100/а_теор.

Запишите уравнения протекающих реакций, зарисуйте схему прибора.

ИНДИВИДУАЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Вариант I.

1. Сколько эквивалентов заключается в одном моле CH₃COOH, NH₄OH, Na₂O, Al(OH₃), Al₂(SO₄)₃, H₂?

2. Какова молярность 3н раствора FeCl₃?

3. При взаимодействии кислорода и фосфора израсходовано 2,8 л кислорода (н.у.). Сколько эквивалентов P₂O₅ получилось?

4. Из 0,4635 г оксида металла получено 0,4135 г металла. Определите эквивалентную массу оксида и металла.

5. Для нейтрализации некоторого объема H₂SO₄ израсходовано 24,2 мл 0,1 М раствора щелочи. Вычислите, сколько граммов было в растворе.

6. Определите молярность и нормальность 30% HCl с ρ = 1,15 г/мл. Сколько этой кислоты потребуется для приготовления 100 мл 1н раствора?

Вариант 2.

1. Сколько эквивалентов заключается в одном моле O₂, P₂O₅, Na₂CO₃, HBr, Ca(OH)₂, Ca₃(PO₄)₂?

2. Какова нормальность 1,5 М раствора NiSO₄?

3. Сколько граммов щелочи NaOH потребуется для растворения 4 моль Zn(OH)₂?

4. Сколько граммов цинка и серной кислоты вступили в реакцию, если при этом выделилось 5,6 л водорода (н.у.)?

5. Сколько 0,5М раствора KOH потребуется для полной нейтрализации раствора, содержащего 6,5 г?

6. Определить молярность и нормальность 70% HClO₄ с ρ = 1,7 г/мл. Сколько мл этой кислоты потребуется для приготовления 200 мл 4 М раствора?

Вариант 3.

1. Сколько эквивалентов заключается в одном моле N₂, H₂S, CO₂, CaCO₃, Cr₂O₃, H₃PO₄?

2. Какова молярность 1,5н раствора H₃PO₄ ?

3. Для полного окисления 2,25 г металла потребовалось 1400 мл кислорода (н.у.). Определите эквивалентную массу металла и оксида.

4. Смешали растворы, содержащие по 1 г HCl и KOH. Какая будет среда (кислая, щелочная или нейтральная)?

5. Вычислить, сколько граммов Ba(OH)₂ потребуется для полной нейтрализации 100 мл 1 М раствора H₂SO₄.

6. Определить молярность и нормальность 13,5% HCl с ρ = 1,065 г/мл. Сколько этой кислоты потребуется для приготовления 250 мл 0,5 М раствора?

Вариант 4.

1. Сколько эквивалентов заключается в одном моле Cl₂, N₂O₅, Al(NO)₃, NH₄NO₃, Cu(OH)₂, H₂SO₄?

2. Какова нормальность 0,1 М раствора NH₄NO₃ и Ba(OH)₂?

3. При взаимодействии водорода и азота получили 2 эквивалента аммиака. Какие объемы водорода и азота вступили во взаимодействии (н.у.)?

4.При сжигании 3,4г металла было получено 5,4г оксида. Определите атомную массу металла, зная, что его валентность равна двум, и составьте формулу оксида.

5. Какой объем 0,4м раствора НСl следует прибавить к раствору Ag NO₃ для получения 0,2867г AgCl?

6. Определить молярность и нормальность 80% H₂SO₄ с ρ=1,73 г/мл. Сколько этой кислоты потребуется для приготовления 500 мл 0,1н раствора?

Вариант 5.

1. Сколько эквивалентов в одном моле CaSO₄, SO_3,,Fe(OH)_3,HF, F, Fe₂(SO₄)₃?

2. Какова нормальность 1М раствора NH₄OH и 1М раствора Ba(OH)₂?

3. При растворении в кислоте 3,06 г металла выделилось 2,8 л водорода, измеренного при 0^оС и давлении 101,325 кПа (760 мм рт. ст.). Вычислите эквивалентную массу металла.

4. Сколько эквивалентов и граммов едкого натра содержалось в растворе, если в результате его взаимодействия с раствором сернокислой меди образовалось 3 моль гидроксида меди (II)?

5. Какой объем 0,1н раствора можно приготовить из 2 л 2М раствора?

6. Определите молярность и нормальность 50% H₃PO₄ c  = 1,3 г/мл. Сколько этой кислоты потребуется для приготовления 400 мл 3М раствора?

Вариант 6.

1. Сколько эквивалентов в одном моле Zn(OH)₂, Al, Mn₂O₇, Na₂SO₄, H₂SiO₃, Cr₂(SO₄)₃?

2. Какова молярность 0,2н раствора Ва(OH)₂?

3. Некоторое количество металла, эквивалентная масса которого 28 г/моль, вытесняет из кислоты 700 мл водорода (н.у.). Определите массу металла.

4. Сколько эквивалентов находится в 2 моль сернокислого алюминия и сколько эквивалентов и граммов NH₄OH потребуется для осаждения алюминия в виде Al(ОН)₃?

5. Определите, сколько 2М раствора NaOH потребуется для полного растворения 9,9 г Zn(OH)₂?

6. Определите молярность и нормальность 96% H₂SO₄ c  = 1,84 г/моль. Сколько этой кислоты потребуется для приготовления 100 мл 0,1н раствора?

Вариант 7.

1. Сколько эквивалентов в одном моле J₂, NO₂, HJ, CuSO₄, Cr(OH)₃, KNO₃?

2. Какова нормальность 0,5М раствора HJ? 0,5М раствора H₂CeO₄?

3. Определите эквивалентную массу металла, если 0,72 г его вытеснили из кислоты 711 мл водорода при температуре 15^оC и давлении 100 кПа (750 мм рт. ст.). Давление насыщенного водяного пара при указанной температуре равно 1,69 кПа (12,7 мм рт. ст.) .

4. Определите эквивалентную массу меди в оксиде, содержащем 20% кислорода.

5. Сколько граммов KOH нужно растворить в воде, чтобы получить 200 мл 2 М раствора?

6. Определите молярность и нормальность 20 % раствора Ba(OH)₂ с ρ = 1,5 г/мл. Сколько этого раствора потребуется для приготовления 1 л 1М раствора гидроксида бария?

Вариант 8.

1. Сколько эквивалентов в одном моле NH₄OH, N_2, Fe₂O₃, NaBr, Al₂S₃, H₂SO₃?

2. Какова молярность 4н. раствора CuSO₄?

3. Смешали растворы, содержащие по одному грамму H₃PO₄ и NaOH .

4. 0,604 г двухвалентного металла вытеснили из кислоты 581 мл водорода, собранного над водой при 10^оC и давлении 105,6 кПа. Давление насыщенного пара воды при 18^оC составляет 2,1 кПа. Найдите относительную атомную массу металла.

5. Какой объем 4 М раствора соляной кислоты требуется для нейтрализации 10 г едкого натра?

6. Определите молярность и нормальность 80 % с HNO₃ ρ = 1,45 г/мл. Сколько этой кислоты потребуется для приготовления 400 мл 5М раствора?

Вариант 9.

1. Сколько эквивалентов в одном моле MgSO₄, H₂Te, O₂, K₂O, CH₃COOH, Ca₃(PO₄)₂?

2. Какова нормальность 2 М раствора H₃PO₄?

3. Вычислите валентность меди в оксиде, в котором на 1 г кислорода приходится 3,973 г меди.

4. Сколько граммов алюминия и серной кислоты вступили в реакцию, если на сжигание выделившегося в результате реакции водорода потребовалось 2,24 л кислорода (н.у.)?

5. На нейтрализацию 20 мл 1 М раствора едкого натра использовали 20 мл раствора серной кислоты. Сколько граммов серной кислоты содержится в 1 л такого раствора ?

6. Определите молярность и нормальность 4 % H₂SO₄ с ρ = 1,03 г/мл. Сколько этой кислоты потребуется для приготовления 500 мл 0,01 М. раствора?

Вариант 10.

1. Сколько эквивалентов в одном моле MgO, Cl₂, K₂CO₃, Mn(OH)₂, H₂S, Ba₃(PO)₂?

2. Какова молярность 3н раствора Al₂(SO₄)₃?

3. Какие объемы водорода и кислорода прореагировали, если образовалось 2 эквивалента воды (н.у.)?

4. На нейтрализацию I г кислоты израсходовано 1,24 г KOH. Вычислите эквивалентную массу кислоты.

5. Сколько граммов NaOH требуется для осаждения железа, содержащегося в 20,1 мл 1,6 М раствора FeCl₃.

6. Определите молярность и нормальность 30% HNO₃ c p=1,2г/мл. Сколько кислоты потребуется для приготовления I л C,1 M раствора?

Вариант 11.

1. Сколько эквивалентов в одном моле Ca, BaO, Cl₂O₇, HClO₄, Ba(OH)₂ , Fe₂(SO₄)₃?

2. Какова нормальность 2 М раствора Fe₂(SO₄)₃?

3. В какой массе NaOH содержится столько же эквивалентных масс, сколько в 140 г KOH?

4. 0,350 г металла вытеснили из кислоты 209 мл водорода, собранного над водой при 20°С и давлении 104,3 кПа. Давление насыщенного пара воды при этой температуре составляет 2,3 кПа. Найти эквивалентную массу металла.

5. Для реакции с FeCl₃, содержащимся в 25 мл 2 М раствора, взято 100 мл I М раствора КОН. Вычислите, в избытке или а недостатке взят раствор КОН .

6. Определите полярность и нормальность 20 % серной кислоты с =1,14 г/мл. Сколько этой кислоты потребуется для приготов­ления 100 мл 2 М раствора?

Вариант 12.

1. Сколько эквивалентов в одном моле CO, Na₂CO₃, Al₂O₃, Al, HNO₃, Cd(OH)₂?

2. Какова молярность 3н раствора CuCl₂ ?

3. При восстановлении 1,34 г оксида металла до металла образовалось 0,24 г воды. Вычислите эквивалентную массу металла.

4. Какая среда кислая, щелочная или нейтральная, получается при смешивании 8 г NаOH с 10 г?

5. Сколько граммов NаOH требуется, чтобы осадить в виде всю медь, содержащуюся в 15 сл 1,2 М раствора.

6. Определите молярность и нормальность 4 % раствора Na₂CO₃ с =1,04 г/мл. Сколько этого раствора потребуется для получения I л углекислого газа?