41

Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«КАЛИНИНГРАДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

ХИМИЯ

Методические указания по выполнению лабораторных работ

специальностей: 110201.65-Агрономия, 110101.65- Агрохимия и агропочвоведение, 110102.65-Агроэкология, 110401.65-Зоотехния, 280302.65-Комплексное использование и охрана водных ресурсов, направления 110900.62- Водные биоресурсы и аквакультура

КГТУ

Калининград – 2006

Введение

Методические указания предназначены, для выполнения лабораторных работ

по неорганической и аналитической химии студентами очной и заочной форм обучения специальностей: 110201.65-Агрономия, 110101.65- Агрохимия и агропочвоведение, 110102.65-Агроэкология, 110401.65-Зоотехния,280302.65-Комплексное использование и охрана водных ресурсов, направления 110900.62-Водные биоресурсы и аквакультура.

При выполнении лабораторных работ закрепляется материал по наиболее важным вопросам общей, неорганической и аналитической химии.

Каждый студент обязан вести свой лабораторный рабочий журнал (общая тетрадь), являющийся отчетом о проделанной лабораторной работе. Записи в лабораторный журнал необходимо вносить аккуратно и разборчивым почерком.

Категорически запрещается делать записи карандашом и на разрозненных листках бумаги.

Все записи сразу же вносят в журнал, не надеясь на память. Записывают результаты измерений и вычислений чернилами. В рабочем журнале ничего не исправляют, не стирают и не забеливают корректором. В случае ошибки цифру или слово зачеркивают (только один раз), написав исправленное рядом или над ошибкой. Если неправильным оказался большой материал, не вырывают страницы из журнала: достаточно перечеркнуть их по диагонали.

Перед каждым лабораторным занятием студент должен самостоятельно изучить теоретический материал по учебнику, конспекту лекций; прочитать описание лабораторной работы и подготовить форму отчета. При оформлении отчета по лабораторной работе указывают название темы, составляют краткое теоретическое введение, дату, номер и название лабораторной работы; название, цель и схему каждого опыта, записывают уравнения реакций, описанных в опыте.

Наблюдения и выводы по каждому опыту составляют и записывают после того, как лабораторная работа выполнена в учебной лаборатории.

Раздел 1: неорганическая химия

Неорганическая химия –это химия элементов Периодической системы элементов Д.И. Менделеева и образованных ими простых или сложных химических соединений (веществ) Неорганическая химия неотделима от общей химии.

Общая химия изучает теоретические представления и концепции, составляющие фундамент всей системы химических знаний.

Стехиометрия – раздел химии, рассматривающий количественный состав веществ и количественные соотношения (массовые, объемные) между реагирующими веществами. Расчеты таких количественных соотношений между элементами в соединениях и между веществами в уравнениях химических реакций, вывод формул называются стехиометрическими расчетами. Их теоретической основой являются фундаментальные законы химии (стехиометрические законы).

Закон эквивалентов. Эквивалент. Молярная масса эквивалента вещества. Эквивалентный объем.

Эквивалент (химический) – это реальная или условная частица вещества, которая в данной кислотно-основной или ионно-обменной реакции эквивалентна одному катиону водорода (протону) либо в данной окислительно-восстановительной реакции одному электрону. Количество эквивалента вещества выражается в молях (n_Э).

Масса 1 моль эквивалента вещества, т.е. молярная масса эквивалента вещества (М_Э), равна произведению фактора эквивалентности (f_ЭКВ) на молярную массу вещества (М). М_Э = f_ЭКВ · М [г/моль].

Фактор эквивалентности – число, показывающее, какая доля реальной частицы вещества эквивалентна одному катиону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в окислительно-восстановительной реакции.

Пример1.Определить молярную массу эквивалента (эквивалентную массу) гидроксида бария Ba(OH)₂ в кислотно-основной реакции

Решение. 1.Ba(OH)₂ + 2HCl = BaCl₂ + 2H₂O; (HCl в избытке).

В данной реакции участвуют два катиона водорода (H⁺). Одному катиону водорода эквивалентна условная частица ½ молекулы Ba(OH)₂, а f_{ЭКВ =} ½._. Молярная масса эквивалента Ba(OH)₂ равна:

М_Э(Ba(OH)₂) = f_ЭКВ · М (Ba(OH)₂).

М (Ba(OH)₂)= 137 + 2·16 + 2·1= 171 г/моль.

М_Э(Ba(OH)₂) = ½ · 171 = 85,5 г/моль.

2. Ba(OH)₂ + HCl = BaОНCl + H₂O; (HCl в недостатке).

В этой реакции участвует один катион водорода, которому будет соответствовать 1 молекула Ba(OH)₂ , а f_ЭКВ = 1.

М_Э(Ba(OH)₂) = 1 · 171 = 171 г/моль.

Из рассмотренных примеров следует: эквивалент, фактор эквивалентности и эквивалентная масса одного и того же вещества величина переменная и зависит она от того, в какую реакцию это вещество вступает.

Примечание: Фактор эквивалентности может быть меньше единицы или равен единице.

Широко используется такое понятие, как объем эквивалента газообразного вещества (эквивалентный объем). Это объем, который занимает при нормальных условиях 1моль эквивалентов газообразного вещества. Известно, что один моль любого газа (н.у.) занимает постоянный объем, равный 22,4 л (следствие из закона Авогадро).

Пример 2. Вычислить эквивалентный объем кислорода, условия нормальные (н.у.).

Решение: 1. Вычисляем эквивалентную массу кислорода:

М_Э = А / В

Где А- атомная масса элемента, г/моль (величина табличная);

В – валентность (степень окисления) элемента.

Валентность кислорода в химических соединениях чаще всего равняется двум, степень окисления = –2. Отсюда, М_Э(О) = 16/2 = 8 г/моль.

Из закона Авогадро следует, что 32 г/моль О₂ (1 моль О₂) занимают объем 22,4 л, а 8 г/моль (1 моль эквивалента О₂) будут занимать эквивалентный объем (объем эквивалента): кислорода:

V_Э(О₂) = 22,4 · 8 /32 = 5,6 л/моль.