Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых»

(ВлГУ)

 

Кафедра химии

 

 

 

Лабораторная работа

«Окислительно-восстановительные реакции»

 

Выполнил:

студент группы

Петрухин И.А.

Проверил:

доцент Кузурман В.А.

 

 

 

Владимир 2016

Теоретическое введение

Эквивалентом называют реальную или условную частицу вещества, которая может замещать, присоединять, высвобождать один ион водорода в кислотно-основных или ионообменных реакциях или один электрон в окислительно-восстановительных процессах. Количество молей эквивалентов вещества обозначают nЭ и рассчитывают по формуле

nэ= m/ Mэ ,

где �� ‒ масса вещества, г.

Масса одного моля эквивалентов называется молярной массой эквивалента (эквивалентной массой), обозначается Мэ и измеряется в граммах на моль эквивалентов (г/моль экв). В общем случае эквивалентная масса Мэ определяется отношением молярной массы М к фактору эквивалентности fэкв.:

Мэ = М/fэкв.

Для газообразных веществ существует также и молярный объём эквивалента (эквивалентный объём) VЭ, который определяется как отношение молярного объёма газа Vm к фактору эквивалентности вещества:

VЭ = Vm/fэкв.

Закон эквивалентов: вещества в химических реакциях взаимодействуют друг с другом и образуются в результате реакции в эквивалентных количествах. Математически закон эквивалентов выражается следующим образом:

nэ1=nэ2 или m1/Mэ1=m2/Mэ2 ,

где m1 и m2 – массы реагирующих веществ, г;

Мэ1 и Мэ2 – эквивалентные массы реагирующих веществ, г/моль экв.

Выполнение работы

Цель работы: определить эквивалентные массы простых и сложных веществ.

Приборы и реактивы: прибор для определения эквивалентных масс. Металл (Mg, Zn или Fe), мрамор, соляная кислота (18%-ная), хлорид натрия (насыщенный раствор).

Собрать установку, показанную на рисунке.

 

1,4.Резиновые трубки;
2,5.Бюретки;

3.Штатив;

6.Реакционная пробирка.

 

 

 

 

 

 

 

Экспериментальные данные

Параметры

Обозначение

Единица измерения

Результат

Масса металла

amМе

г

0,12

Объем выделившегося водорода

VН2

мл

39

Температура

t

°С

18

Атмосферное давление

P

мм рт.ст

745

Давление насыщенного водяного пара при температуре опыта

 

PH2O

 

мм рт.ст

15,5

 

Обработка экспериментальных данных

1.Рассчитать парциальное давление водорода PH2 :

PH2=Pатм.PH2O PH2=760-729,5 =30,5

2.Привести объем водорода к значению объема при нормальных условиях, используя объединенный газовый закон:

PH2*VH2 / T = P0* V0 / T0

V0=( PH2*VH2* T0)/ T* P0

V0=(729,5*39*273)/290*760 =0,12

3.По закону эквивалентов определить экспериментальное значение эквивалентной массы металла, где VЭ – эквивалентный объем водорода при н. у

МэМе =mме * VЭ / V0 МэМе =35,5 г

4.Зная, что для эксперимента был взят двухвалентный металл, рассчитать атомную массу

АMe ЭКС = МЭ Me ЭКС * В = 2ЧМЭ Me ЭКС ,

где В – валентность металла

По Периодической системе элементов Д. И. Менделеева определить исследуемый металл.

АMe ЭКС =35,5*2=71(гр/моль)

5. Взять из Периодической системы элементов точное значение атомной массы металла АMeТЕОР (самое близкое к экспериментальному значению). Рассчитать относительную погрешность опыта h, %:

h = ([AMe ТЕОР – AMe ЭКС ] / AMe ТЕОР)*100 %.

h =41%

6. Написать уравнение реакции и сделать соответствующий вывод об определяемом металле и причинах, вызвавших погрешность опыта.

2HCl+Zn=ZnCl2+H2У

 

Вывод: благодаря расчетам, мы определили эквивалентные массы простых и сложных веществ, а так же установили, что в лабораторной работе использовался металл цинк, атносительная атомная масса которого равна 71 гр/моль.

 

 

 

 

 

 

 

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное

учреждение высшего образования

«Владимирский государственный университет им. А.Г. и Н.Г. Столетовых»

(ВлГУ)

 

Кафедра химии

 

 

Лабораторная работа

«Получение растворов различных концентраций»

 

Выполнил:

студент группы

Петрухин И.А.

Проверил:

доцент Кузурман В.А

 

 

 

Владимир 2016

Лабораторная работа №3

ПОЛУЧЕНИЕ РАСТВОРОВ РАЗЛИЧНЫХ КОНЦЕНТРАЦИЙ

Теоретическое введение

Раствор — гомогенная система, состоящая из двух и более компонентов, относительные количества которых могут изменяться в широких пределах. Раствор состоит из растворителя и растворимого вещества.

Концентрация — численное выражение количественного состава раствора (содержание растворенного вещества в массе или объеме раствора).

Массовая доля (w) растворенного вещества – это безразмерная физическая величина, равная отношению массы растворенного вещества к общей массе раствора, т.е.

wв=mв-ва/mр-ра,

где wв— массовая доля растворенного вещества;

mв-ва— масса растворенного вещества;

mр-ра— общая масса раствора. Масса раствора равна сумме масс растворенного вещества mв-ва и растворителя mр-ля, тогда:

wв=mв-ва/ mв-ва +mр-ля.

Если известна плотность раствора р , то масса раствора

m=V*p,

где V— объем раствора, тогда массовую долю можно определять по формуле
wв= mв-ва/ V*p

Массовая концентрация (w%). Если массовую долю умножить на 100, то получаем так называемую массовую процентную концентрацию. Массовая процентная концентрация показывает число граммов растворенного вещества в 100 граммах раствора.

Мольная доля (х) аналогично массовой доле — безразмерная величина, равная отношению числа молей растворенного вещества к общему числу молей растворенного вещества и растворителя.

х= nв-ва/ nв-ва+ nр-ля,

где х- мольная доля растворенного вещества;

nв-ва— число молей растворенного вещества;

nр-ля-число молей растворителя.

Молярная концентрациям) показывает число молей растворенного вещества в 1л раствора. Раствор, содержащий в одном литре 1 моль растворенного вещества, называют одномолярным и обозначают 1М; 0,5М-полумолярный (в 1л раствора 0,5 моля вещества); 0,1М-децимолярный (в 1л раствора 0,1моля вещества) и т.д.

См=n/V (моль/л); n= mв-ва/ М (М)

Нормальная концентрациян) показывает число эквивалентов растворенного вещества в 1л раствора. Однонормальный раствор (1н) — в 1л раствора содержится 1 эквивалент растворенного вещества, двунормальный (2н)-2эквивалента вещества и т.д.

Сн= nэкв/V ( мольэкв./л)

Моляльная концентрацияm) показывает число молей вещества, которое растворено в 1кг (1000гр) растворителя. Одноляльный раствор (1m)-в 1кг растворителя находится 1 моль растворенного вещетва и т.д.

 

 

Плотность водных растворов некоторых солей.

Массовая доля, %

Плотность р-ра, г/мл

Массовая доля, %

Плотность р-ра, г/мл

Na2SO4

Al2(SO4)3

Na2SO4

Al2(SO4)3

5

1.044

1.050

10

1.091

1.105

6

0.053

1.061

11

1.101

1.117

7

1.063

1.072

12

1.111

1.129

8

1.072

1.083

13

1.121

1.140

9

1.082

1.094

14

1.141

1.152

 

Выполнение работы

Приборы и реактивы: мерный цилиндр на 50мл, химический стакан на 100мл; мерная колба на 50мл; пипетка на 25мл; ареометр; стеклянная палочка. Сульфат натрия безводный кристаллический; сульфат алюминия кристаллогидрат Al2(SO4)3*18H2O.

 

 

 

 

 

 

Опыт №1

Приготовление 10%-ного раствора сульфата натрия.

Рассчитать навеску, необходимую для приготовления 50 г 10%-ного раствора сульфата натрия, и объем воды, который потребуется для этого.

Дано:

mраствора (Na2SO4)=50гр;

(Na2SO4)=10%;

mраствора=m раств. вещ-ва+mрастворителя(H2O).

1. Находим массу растворенного вещества через массовую долю:

=

х= 50/10=5 гр.

2. Находим массу растворителя:

mрастворителя(H2O)= mраствораm раств. вещ-ва

mрастворителя(H2O)=50-5=45 гр.

3. Находим объем растворителя, необходимый для приготовления раствора:

V(H2O)= mрастворителя(H2O)/, где = 1 гр/мл.

V(H2O)=45/1,095=45 мл.

 

Взять навеску соли на технических весах. Перенести ее в химический стакан и добавить необходимый объем воды. Перемешивать раствор до полного растворения соли. Полученный раствор перенести в мерный цилиндр.

4. измеряем ареометром плотность. По показаниям ареометра определяем точную концентрацию раствора.

 

=1,092 кг/м3

5. С помощью таблицы «Плотность водных растворов и некоторых солей» определяем экспериментальную массовую долю

экс=1

экс= 10% + =10+0,4=10,4

 

6. Определяем погрешность измерений:

=*100%

= * 100% = 4%

 

7. Вычисляем молярную концентрацию. Для этого нам необходимо вычислить молярную массу Na2SO4, действительную массу раствора, и массу растворенного вещества.

Находим молярную массу Na2SO4:

М(Na2SO4)=142,5 гр/моль

Находим массу раствора:

mраствора=V*экс

mраствора= 50*1,092=54,6гр.

Находим массу растворенного вещества:

m раств. вещ-ва= mраствора*экс

m раств. вещ-ва=54,6*0,104=5,678 гр.

Находим нормальную концентрацию:

См= , где V=1л.

См==0,04 М

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Опыт №3

Приготовление 1,5 н. раствора сульфата алюминия из кристаллогидрата.

Рассчитать, сколько граммов кристаллической соли Аl2(SO4)3 ×∙18Н2O требуется для приготовления 50 мл 1,5 н. раствора сульфата алюминия в расчете на безводную соль.

Дано: Vраствора=50мл=0,05л;

Сн=1,5н.

1. Находим массу Аl2(SO4)3 через нормальную концентрацию:

m (Аl2(SO4)3)= Сн*Мэ*V

Мэ(Аl2(SO4)3)=342.5/2*3=57.083

m (Аl2(SO4)3)=1.5*54,6*0.05=4.095гр.

2. Пересчитываем на кристаллическую соль:

=

=

х==7,97гр.

Взвесить расчетное количество кристаллогидрата на технических весах. С помощью микроворонки перенести навеску сульфата алюминия в мерную колбу на 50 мл, смывая кристаллы соли дистиллированной водой. Налить колбу до половины и, перемешивая раствор, добиться полного растворения соли. Довести водой уровень раствора до метки, последние капли добавлять при помощи пипетки.

3. С помощью ареометра находим плотность получившегося раствора:

=1,092 кг/м3

4. Пересчитать массовую долю на нормальную концентрацию. Это будет практическое значение нормальности раствора. Для этого нам необходимо вычислить массовую долю растворенного вещества, массу раствора, массу растворенного вещества

Находим массовую долю:

экс=1

экс=7+=7,4

Находим массу раствора:

mраствора=V*экс

mраствора= 50*1,092=54,6 гр.

Находим массу растворенного вещества:

m раств. вещ-ва= mраствора*экс

m раств. вещ-ва=54.6*0,092=5,023 гр.

Находим нормальную концентрацию:

Сн= , где V=0,05л.

Сн==1,76 н

5. Находим погрешность вычислений:

=*100%

=*100%=12,66 %

Вывод: в ходе лабораторной работы были изучены навыки создания растворов определенной концентрации, навыки вычисления нормальной, молярной и массовой концентраций. Погрешность измерений получена при вычислении различных измерений. Например, взвешивания, определения плотности по ареометру и в ходе округления чисел.

 

Внимание, только СЕГОДНЯ!