ЭКВИВАЛЕНТА МЕТАЛЛА ОБЪЕМНЫМ МЕТОДОМ

Работа № 3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ МОЛЯРНОЙ МАССЫ

Цель работы – усвоение понятий эквивалент, молярная масса эквивалента, знакомство со способами расчета молярных масс эквивалентов простых и сложных веществ; экспериментальное определение эквивалента неизвестного металла объемным методом.

Основные слова и определения, которые следует знать[1]:

Моль – количество вещества, содержащее столько формульных единиц, сколько атомов содержится в 0,012 кг изотопа углерода .

Постоянная Авогадро N_A - это число частиц в 1 моле любого вещества;

N_A=6,022*10²³ моль ^-1.

Молярная масса М- масса одного моля вещества. Молярная масса М численно совпадает с массами атомов и молекул, выраженными в атомных единицах массы, и измеряется в граммах на моль (г/моль).

Атомная единица массы (а. е. м. или u) – это единица массы, равная 1/12 массы атома изотопа углерода ¹²С, и применяемая в атомной и ядерной физике для выражения масс молекул, атомов, ядер, протона и нейтрона. 1 а.е.м. (u) ≈ 1.66054*10-27 кг.

Молярный объем Vм – объем 1-го моля газа, измеряется в литрах на моль (л/моль).

Формульная единица вещества ФЕ –это реально существующие частицы вещества: атомы (S, C, Fe), молекулы (H₂O, CO₂, NaOH, HCl, H₂), ионы (Са⁺², СО3^-2), радикалы (ОН^., NO₂^.) и другие частицы вещества.

Химический эквивалент (Э)- это реальная или условная частица, которая может присоединять, высвобождать, или быть каким-либо другим способом равнозначна одному атому (иону) водорода в обменных (кислотно-основных) реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

Или:

Химический эквивалент (Э)– это реальная или условная частица вещества ФЕ, эквивалентная в кислотно-оснoвной реакции одному иону водорода или в окислительно-восстановительной реакции – одному электрону

Эквивалентное число или число эквивалентности Z_экв - это число, равное абсолютному значению степени окисления иона или количеству электронов, переданному восстановителем окислителю или окислителем восстановителю.

Фактор эквивалентности f – это число, показывающее, какая доля реальной частицы вещества ФЕ эквивалентна в данной кислотнооснoвной реакции одному иону водорода или в окислительно-восстановительной реакции одному электрону: f = 1/Z_экв, где Z_экв – это число эквивалентности, или эквивалентное число.

Или:

Фактор эквивалентности f _экв – это величина, обратная числу эквивалентности; она показывает, какая доля формульной единицы вещества приходится на 1 химический эквивалент

f _экв = 1/Z_экв.

Молярная масса химического эквивалента Мэкв - этомасса одного моля химического эквивалента вещества, которая в Z_экв раз меньше соответствующей молярной массы ФЕ вещества, участвующего в реакции и выражается в граммах на моль (г/моль):

Мэкв (ФЕ)= =М(ФЕ)* f_экв

Молярный объем химического эквивалента (эквивалентный объем) V_экв газа - это объем 1 моля химического эквивалента газа, выражается в литрах на моль (л/моль) и связан молярным объемом соотношением:

Vэкв = =Vm* f экв

Закон эквивалентов: массы реагирующих веществ относятся между собой как молярные массы их эквивалентов:

m (A): m (B): m (D)... = M экв (A): M экв (B): M экв (D)...

Теоретическая часть

Раздел химии, в котором рассматриваются количественные (массовые, объемные) соотношения между реагентами и продуктами реакции, а также количественный состав вещества, называют стехиометрией (от греч. Stoicheion –основа; metreo - измеряю). Она базируется на законах, определяющих строение вещества.

Эквивалент Э – это реальная или условная частица вещества ФЕ, эквивалентная в кислотно-оснoвной реакции одному иону водорода или в окислительно-восстановительной реакции – одному электрону.

ФЕ – формульная единица вещества, под которой понимается какое-либо вещество, например, NaOH, HCl, H2 и т. п.

Фактор эквивалентности f – число, показывающее, какая доля реальной частицы вещества ФЕ эквивалентна в данной кислотно-оснoвной реакции одному иону водорода или в окислительно-восстановительной реакции одному электрону: f = 1/Z,

где Z – число эквивалентности, или эквивалентное число, равное абсолютному значению степени окисления иона или числу электронов, переданному восстановителем окислителю или окислителем восстановителю.

Немецкие химики Венцель и Рихтер установили (1793 г.), что вещества реагируют и образуются в эквивалентных количествах.

Согласно закону эквивалентов, массы реагирующих веществ относятся между собой как молярные массы их эквивалентов:

m (A): m (B): m (D)... = M экв (A): M экв (B): M экв (D)...

Молярная масса эквивалента представляет собой массу одного моля эквивалента вещества, которая в Z раз меньше соответствующей молярной массы ФЕ вещества, участвующего в реакции и выражается в граммах на моль (г/моль):

Мэкв (ФЕ)= =М(ФЕ)* f_экв

Например, для реакции нейтрализации

H₂SO₄ + 2NaOH → Na₂SO₄ + 2H₂O:

(2+32+64=98) 2*(23+16+1=40) (23*2+32+64=142) 2*(18)

Основные количественные законы протекания химических реакций, используемые в работе:

Закон Авогадро: