М

2408

инистерство транспорта Российской федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Самарский государственный университет путей сообщения

Кафедра "Общая и инженерная химия"

Методические указания

к выполнению лабораторных работ по химии

для студентов всех специальностей очной формы обучения

Составители: Л. М. Васильченко

Г. Б. Сеницкая

А. В. Халикова

В. М. Яковлев

Н. В. Сотова

Самара

2009

УДК 546

Методические указания к выполнению лабораторных работ по химии для студентов всех специальностей очной формы обучения. – Самара : СамГУПС, 2009. – 46 с.

Утверждены на заседании кафедры ОИХ, протокол № 9 от 09.04.2009 г.

Печатаются по решению редакционно-издательского совета университета.

Методические указания содержат описания лабораторных работ по курсу общей химии для студентов очной формы обучения всех специальностей. Лабораторные работы содержат необходимые теоретические сведения и формулы для выполнения расчетных заданий, а также правила техники безопасности для каждой конкретной работы.

Составители: Васильченко Лидия Михайловна

Сеницкая Галина Борисовна

Халикова Алла Викторовна

Яковлев Виктор Михайлович

Сотова Наталья Васильевна

Рецензенты: к.х.н., доцент СамГУ Е. А. Колосова;

к. ф.-м.н., доцент СамГУПС Х. Д. Ламажапов

Редактор И.М.Егорова

Компьютерная верстка Е. А. Ковалева

Подписано в печать 06.10.2009. Формат 60х90 1/16.

Усл. печ. л. 2,9 Тираж 250 экз. Заказ № 183.

 Самарский государственный университет путей сообщения , 2009

Введение

Настоящие указания, написанные коллективом кафедры общей и инженерной химии, представляют собой сборник лабораторных работ по общей химии, составленный в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования от 14 апреля 2000 года. Методические указания содержат описания лабораторных работ. Каждая работа включает теоретическую и практическую часть. Теоретическая часть содержит в сжатой форме основные сведения и расчетные формулы по теме лабораторной работы и предназначена для того, чтобы студенты сделали нужные выводы об изучаемых химических явлениях и процессах.

Практическая часть содержит описание опытов, проводимых полумикрометодом.

Студенты приступают к работе после предварительного обсуждения с преподавателем практического хода работы и содержания выводов, которые надлежит сделать после выполнения данной работы.

Лабораторная работа №1

Определение эквивалента и эквивалентной массы металла по водороду

Цель работы: практически, опытным путем научиться определять эквивалент и эквивалентную массу металла по объему газа, выделенного в ходе реакции. Научиться проводить различные рациональные расчеты с использованием закона эквивалентов.

Теоретическая часть

Из закона постоянства состава, кратных и объемных отношений следует, что элементы соединяются друг с другом в строго определенных количественных соотношениях, которые называют эквивалентами или эквивалентными массами. Для определения эквивалентов и эквивалентных масс нужно знать, что такое моль и мольная масса.

Моль ─ это количество вещества, в котором содержится число частиц любого определяемого сорта, равное постоянной Авогадро (6,02·10²³). Например: 3·10²⁴ молекул воды составят 5 моль.

Мольная (молярная) масса вещества в граммах численно равна его относительной молекулярной (атомной) массе, выраженной в атомных единицах массы (а.е.м.). Масса 1 моля вещества выражается в г/моль. Например: молярная масса Н₂О и атомная масса кислорода соответственно равны 18 и 16 а.е.м., их мольные массы равны 18 г/моль и 16 г/моль.

Эквивалентом элемента называется такое его количество, которое соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях. Например, в соединениях НВr, Н₂О, РН₃ эквиваленты брома, кислорода, фосфора соответственно равны 1 моль, 1/2 моль, 1/3 моль.

Масса одного эквивалента называется его эквивалентной массой. Так, в приведенных выше примерах эквивалентные массы брома, кислорода, фосфора соответственно равны 79,9 г/моль, 16:2 = 8 г/моль, 31:3= 10,3 г/моль.

Эквивалентом сложного вещества называется такое его количество, которое взаимодействует без остатка с одним эквивалентом водорода или с одним эквивалентом любого другого вещества. Расчеты, связанные с определением эквивалентных масс, проводятся по закону эквивалентов: массы (объемы) реагирующих друг с другом веществ пропорциональны их эквивалентным массам (объемам). Математически закон выражается зависимостью:

, (1)

где m (V) ─ массы (объемы) реагирующих веществ;

Э (V_экв.) ─ эквивалентные массы (объемы).

Эквивалентную массу простого вещества можно вычислить по формуле:

,

где ─ мольная масса атома элемента,

В ─ валентность элемента.

Так например, эквивалентные массы водорода и кислорода соответственно равны:

Эквивалентный объем газа можно вычислить по формуле:

.

Так например, эквивалентные объемы водорода и кислорода соответственно равны:

.

Эквивалентные массы сложных веществ можно вычислить по формулам:

(2)

где n_O, n_OH, n_H, n_Me – число атомов кислорода, гидроксильных групп, атомов водорода, металла соответственно в оксиде, основании, кислоте, соли;

В – валентность;

8 – эквивалентная масса кислорода;

1 – эквивалентная масса водорода;

17 – эквивалентная масса гидроксильной группы.

В данной работе определение эквивалентной массы металла основано на измерении объема водорода, вытесненного активным металлом из разбавленной кислоты. Измеренный объем водорода при условиях опыта приводится к нормальным условиям:

(3)

затем по формуле (1) определяют эквивалентную массу.

Прибор для определения эквивалента металла состоит из бюретки 1, соединенной резиновыми трубками, снабженными зажимом 4, с воронкой 2 и двухколенной пробиркой 3. Прибор смонтирован на штативе Бунзена.

Рис.1.1. Прибор для определения эквивалента металла