Лабораторная работа №5 Эквивалент
Эквивалентом вещества называется такое его количество, которое соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает его в химических взаимодействиях.
Молярная масса эквивалента вещества – это масса одного эквивалента вещества; она рассчитывается как молярная масса вещества, делённая на эквивалентное число вещества.
Согласно закону эквивалентов вещества взаимодействуют между собой в количествах, пропорциональных их эквивалентам. Поэтому молярную массу эквивалента любого вещества можно найти, исходя из взаимодействия с другим веществом, молярная масса эквивалента которого известна.
Для данной лабораторной работы вам потребуются следующие реактивы:
1. Алюминий Al;
2. Соляная кислота НCl;
3. Карбонат кальция СаСО3.
Вопросы для допуска к выполнению лабораторной работы:
1. Формулировка закона эквивалентов.
2. Что такое эквивалент?
3. Что такое эквивалентное число?
4. Как найти эквивалентное число простого вещества?
5. Как найти эквивалентное число оксида?
6. Как найти эквивалентное число гидроксида?
7. Как найти эквивалентное число кислоты?
8. Как найти эквивалентное число соли?
Опыт №1. Определение молярной массы эквивалента алюминия
В реакциях, протекающих с выделением газа, молярную массу эквивалента вещества можно определить объёмным методом – по объёму выделяющего газа.
Методика опыта. В пробирку наливаем 5-6 мл раствора соляной кислоты НCl и на край пробирки помещаем навеску алюминия Al таким образом, чтобы металл не соприкасался с кислотой. Затем соединяем пробирку с прибором для определения объёма газа – он состоит из двух стеклянных заполненных водой трубок, соединённых между собой по типу сообщающихся сосудов. Отметив уровень воды в трубке, с которой соединена пробирка, сбрасываем навеску металла в кислоту. В ходе реакции выделяется газообразное вещество, и уровень воды в трубке, с которой соединена пробирка, понижается. Когда уровень воды в трубке стабилизируется, заканчиваем опыт.
В ходе опыта происходит следующая реакция:
2 Al + 6 HCl = 2 AlCl3 + 3 H2↑
Запишите исходные данные для расчёта молярной массы эквивалента алюминия по следующему образцу:
Исходные данные:
Масса навески – m, г;
Объём выделившегося водорода – V, мл;
Температура опыта – t, °С;
Атмосферное давление – P, мм рт. ст.;
Упругость водяных паров – h, мм рт. ст.
Приводим объём выделившегося водорода к нормальным условиям по формуле:
,
где V – объём выделившегося водорода, мл;
Р – атмосферное давление, мм рт.ст.;
t – температура опыта, °С;
h – упругость водяных паров при температуре опыта, мм рт.ст;
Т0 – температура, соответствующая нормальным условиям, К;
Р0 – давление, соответствующее нормальным условиям, мм рт.ст.
Запишите расчёт приведения объёма выделившегося водорода к нормальным условиям по вышеуказанной формуле с учётом полученных исходных данных.
Рассчитываем молярную массу эквивалента алюминия по формуле:
,
где m – масса навески, г;
–молярный
объём эквивалента водорода, мл/моль;
V0 – объём выделившегося водорода в пересчёте на нормальные условия, мл.
Запишите расчёт молярной массы эквивалента алюминия по вышеуказанной формуле.
Относительную ошибку опыта рассчитываем по формуле:
,
где
– теоретическое значение молярной
массы эквивалента алюминия, г/моль;
–значение
молярной массы эквивалента алюминия,
полученное в ходе опыта, г/моль.
Запишите расчёт величины относительной ошибки опыта по вышеуказанной формуле.
Сделайте вывод о данном методе определения молярной массы эквивалента вещества и укажите, с какой ошибкой она была найдена в данном случае.
Опыт №2. Определение молярной массы эквивалента карбоната кальция
Молярную массу эквивалента вещества можно определять по количеству данного вещества, прореагировавшего с точно известным количеством другого вещества.
Методика опыта. В пробирку помещаем навеску мрамора (карбоната кальция СаСО3) и добавляем 4 мл (0,004 дм3) раствора соляной кислоты HCl с молярной концентрацией эквивалентов 0,5 моль/дм3.
В ходе опыта происходит следующая реакция:
СаСО3 + 2 HCl = CaCl2 + CO2↑ + H2O
После того, как выделение газа прекратится, оставшийся кусочек мрамора промываем, высушиваем и взвешиваем.
Рассчитываем массу карбоната кальция, вступившего в реакцию с соляной кислотой, по формуле:
m(CaCO3) = m1 – m2,
где m1 – начальная масса навески, г;
m2 – конечная масса навески, г.
Запишите расчёт массы карбоната кальция, вступившего в реакцию с соляной кислотой, по вышеуказанной формуле.
Рассчитываем молярную массу эквивалента карбоната кальция по формуле:
,
где m(СаСО3) – масса карбоната кальция, вступившего в реакцию с соляной кислотой, г;
–молярная
концентрация эквивалентов раствора
соляной кислоты, моль/дм3;
V(HCl) – объём соляной кислоты, дм3.
Запишите расчёт молярной массы эквивалента карбоната кальция по вышеуказанной формуле.
Относительную ошибку опыта рассчитываем по формуле:
,
где
– теоретическое значение молярной
массы эквивалента карбоната кальция,
г/моль;
–значение
молярной массы эквивалента карбоната
кальция, полученное в ходе опыта, г/моль.
Запишите расчёт величины относительной ошибки опыта по вышеуказанной формуле.
Сделайте вывод о данном методе определения молярной массы эквивалента вещества и укажите, с какой ошибкой она была найдена в данном случае.
Вопросы для защиты лабораторной работы:
1. От чего зависит эквивалентное число химического взаимодействия?
2. Как найти эквивалентное число ионообменного процесса?
3. Как найти эквивалентное число окислительно-восстановительного процесса?
4. Что такое фактор эквивалентности?
5. Как найти молярную массу эквивалента вещества?
6. Как найти молярную массу эквивалента вещества, участвующего в реакции?
7. Как найти количество вещества эквивалентов?
8. Как рассчитать молярный объём эквивалента газообразного вещества?
9. Какие объёмы займут при нормальных условиях один эквивалент водорода и один эквивалент кислорода?
Рекомендуемая литература:
1. Н.Л. Глинка. «Общая химия». Глава «Эквивалент. Закон эквивалентов».
2. Е.М. Рыбалкин, О.Ю. Ковалик. «Химия. Учебное наглядное пособие». Глава «Эквивалент».
3. Р.М. Белкина, В.Д. Иванова. «Эквивалент. Эквивалентная масса. Задания для практических занятий».