Опыт 1. Определение молярной массы эквивалентов вещества в реакциях обмена
Основные понятия и законы химии
1.1.Теоретическая часть
Химия – наука о веществах и законах, по которым происходят превращения одних веществ в другие.
Вещество – форма материи, которая обладает собственной массой, т.е. массой покоя. Состоит из элементарных частиц: электронов, протонов, нейтронов, мезонов и др.
Химия изучает главным образом вещество, организованное в атомы, молекулы, ионы и радикалы.
Объект изучения химии – элементы и их соединения.
Элемент – определенный вид атомов, обладающих определёнными зарядами ядер.
Атом – мельчайшая частица элемента, сохраняющая все его химические свойства. Атомы складываются в молекулы.
Молекулой называется наименьшая частица вещества, которая может существовать самостоятельно, обладает химическими свойствами данного вещества и состоит из атомов одного или нескольких элементов.
Простые вещества образованы атомами одного химического элемента и потому являются формой его существования в свободном состоянии, например, сера, железо, озон, алмаз.
Сложные вещества образованы разными элементами и могут иметь состав, постоянный или меняющийся в разных пределах (HCl, Н2O).
Химические свойства вещества характеризуют их способность участвовать в химических реакциях, т.е. превращениях одних веществ в другие. Для понимания этих свойств необходимо знать не только состав, но и строение веществ.
В химии существует очень важное понятие - количество вещества.
Количество вещества – число структур единиц молекул, атомов. ионов и т. д. в системе. Единицей количества вещества является моль.
Моль – это количество вещества системы, равное 6,022·1023 структурных единиц данного вещества. Количество структурных единиц равно количеству атомов, содержащихся в 0,012 кг 612C.
При использовании термина "моль" следует указывать частицы (моль молекул, атомов...).
Масса одного моль вещества называется молярной массой, размерность: кг/моль или г/моль.
Основные количественные законы химии:
1) Закон постоянства состава. Химически чистые вещества имеют один и тот же количественный состав независимо от того, каким способом они получены.
2) Закон эквивалентов. Все вещества реагируют между собой в эквивалентных количествах.
Эквивалент – реальная или условная частица вещества, которая может замещать, присоединять или быть каким-либо другим способом эквивалентной одному иону водорода.
3) Закон кратных отношений. Если два элемента образуют между собой несколько различных соединений, то на одну и ту же массу одного из них приходятся такие массы другого, которые относятся между собой как простые целые числа.
Например, массовые соотношения С:О в CO и CO2 равны 12:16 и 12:32. Следовательно, массовые соотношения углерода, связанные с постоянной массой кислорода в CO2 и CO, равно 2:1.
Задачи для самостоятельного решения
1. В 7,20 г вещества содержится 5,42·1022 молекул. Чему равна молярная масса этого вещества?
2. Вычислите число атомов азота в 100 г карбоната аммония, содержащего 10 % неазотистых примесей.
3. Определите объем, который занимает при нормальных условиях 2,69×1022 молекул кислорода.
4. Сколько атомов содержится в 0,5 моль углерода? Какое число атомов соответствует 0,25 моль железа?
5. Определите число молекул воды, которое соответствует количеству вещества 10 моль. Какова масса 0,5 моль молекул воды?
6. Вычислите массу вещества, соответствующую 4 моль атомов углерода. Сколько атомов содержит 1 моль молекул углекислого газа?
7. Какова масса 1,5·1020 молекул кислорода? Какой объем занимает это количество молекул при н.у.?
8. На восстановление 7,09 г оксида двухвалентного металла требуется 2,24 л водорода (н.у.). Вычислите эквивалентную массу оксида и эквивалентную массу металла. Чему равна атомная масса металла?
9. При восстановлении водородом оксида металла массой 2,68 г образовалась вода массой 0,648 г. Вычислите молярную массу эквивалента металла.
10. Из 1,35г оксида металла получается 3,15 г его нитрата. Вычислите эквивалентную массу этого металла.
11. Из 1,3 г гидроксида металла получается 2,85 г его сульфата. Вычислите эквивалентную массу этого металла.
12. Чему равен при н.у. эквивалентный объём водорода? Вычислите эквивалентную массу металла, если на восстановление 1,017 г его оксида израсходовалось 0,28 л водорода (н.у.).
13. Определите эквивалент металла, 7 г гидроксида которого образуют 20,75 г йодида.
14. Эквивалент двухвалентного элемента равен 12. Вычислите массовую долю (в %) кислорода в оксиде элемента.
15. Из 3,31 г нитрата металла получается 2,78 г его хлорида. Вычислите эквивалентную массу этого металла.
Лабораторная работа: Эквивалент и молярная масса эквивалента
Цель работы: ознакомиться с понятием эквивалента вещества и методикой расчета, связанной с законом эквивалентов.
Посуда и реактивы:
Посуда: бюретка (25-30 мл); пипетка (10 мл); колба для титрования (250 мл); мерная колба (100 мл); воронка; стакан (100 мл).
Приборы: электронные весы.
Реактивы: раствор гидроксида натрия (0,05 н.); раствор кислоты – соляной, серной или азотной (0,05 н.); кристаллогидрат карбоната натрия, индикаторы – фенолфталеин, метиловый оранжевый.
Опыт 1. Определение молярной массы эквивалентов вещества в реакциях обмена
Бюретку заполнить раствором гидроксида натрия (Сн=0,05 моль/л), предварительно промыв ее небольшим количеством данного раствора.
В колбу для титрования пипеткой перенести 10 мл неизвестной кислоты, добавить 1-2 капли фенолфталеина. Полученную смесь оттитровать: при непрерывном помешивании раствора кислоты приливать в него по каплям раствор щелочи из бюретки до появления слабой розовой окраски.
Титрование повторить три раза. Результаты не должны отличаться более чем на 0,1 мл. Результаты зафиксировать в таблице 1.
Таблица 1 – Результаты титрования раствора кислоты раствором гидроксида натрия
| № | Объем раствора гидроксида натрия, мл | Объем раствора кислоты, мл |
| Ср. |
Получив удовлетворительные результаты титрования, титрант слить из бюретки в специальную склянку и промыть бюретку дистиллированной водой.
Обработка результатов опыта:
1. По закону эквивалентов рассчитать молярную концентрацию эквивалентов (нормальность) раствора кислоты, а затем молярную массу ее эквивалентов:
Сн,1·V1= Сн,2·V2; Сн=(mx·1000)/(Мэ· V)
1. Определить, какая кислота была взята для реакции, сравнив полученный результат с теоретической молярной массой эквивалентов.
2. Рассчитать абсолютную и относительную ошибки опытов.
3. Определив формулу кислоты, составить уравнение химической реакции