Обробка результатів експерименту

ПОРЯДОК РОБОТИ Й ПРАВИЛА ТЕХНІКИ БЕЗПЕКИ У ХІМІЧНИХ ЛАБОРАТОРІЯХ

1. Під час проведення дослідів уважно спостерігають за всіма змінами, що відбуваються з речовинами в процесі реакції.

2. Необхідні для роботи хімічні реактиви розташовують на столах, а реактиви загального користування – у витяжній шафі.

3. Після використання розчину склянку з його залишком закривають і ставлять на місце.

4. Заборонено зливати невикористаний реактив у ту саму склянку.

5. Заборонено виставляти з витяжної шафи на робочі місця реактиви загального користування.

6. Досліди з отруйними та з тими, що мають різкий запах, речовинами проводять у витяжній шафі.

7. При нагріванні рідини пробірку тримають отвором убік від себе та присутніх.

8. Під час виконання дослідів стежать, щоб хімічні реактиви не потрапили на обличчя, руки, одяг.

9. При визначенні виду газу за запахом його струмінь спрямовують рухом руки від пробірки до себе.

10. Сульфатну кислоту розводять, додаючи її малими порціями до води (а не навпаки!) та постійно перемішуючи.

11. Не можна схилятися над рідиною під час її нагрівання.

 

 

Лабораторна робота № 1

ВИЗНАЧЕННЯ МОЛЯРНОЇ МАСИ ЕКВІВАЛЕНТА МЕТАЛУ

 

Теоретичні положення

Еквівалент речовини – це така її кількість, що сполучається з одним молем атомів водню або заміщує таку саму кількість атомів водню у хімічних реакціях. Наприклад:

 

СuO + H₂ = Cu + H₂O; Е (СuO) = 1/2 моль купрум (ІІ) оксиду.

 

Молярна маса еквівалента – це маса одного еквівалента речовини. Молярна маса еквівалента водню дорівнює 1 г/моль, а кисню – 8 г/моль. Молярний об’єм еквівалента водню за нормальних умов (н. у.) дорівнює

11,2 л/моль, а кисню – 5,6 л/моль. Молярну масу еквівалента простої речовини можна розрахувати, якщо поділити її молярну масу на валентність, тобто

М _ек = М / В.

 

Існують різні способи визначення молярних мас еквівалентів: за реакціями приєднання, розкладу, заміщення, обміну та електрохімічним методом.

У даній роботі користуються методом визначення молярної маси еквівалента металу за об’ємом водню, який виділяється при розчиненні металу в кислоті.

Мета роботи: опанувати метод визначення еквівалентної маси металу застосовуючи закон еквівалентів; набути навичок безпечного проведення хімічного досліду та оволодіти методами обчислювання отриманих даних.

Постановка завдання

Дано: наважка металу цинку.

Визначити: молярну масу еквівалента цинку за об’ємом водню, який виділяється в процесі реакції.

Приладдя та реактиви: прилад для визначення молярної маси еквівалента металу, термометр, барометр, 10%-ний розчин хлоридної кислоти та дистильована вода.

 

Методика дослідження

Щоб визначити молярну масу еквівалента металу, застосовують прилад, який складається із бюретки Б₁, воронки Б₂ та пробірки П, що з’єднані між собою гумовими трубками (рис.1). Бюретка й воронка заповнені водою.

Рис.1

Спочатку перевіряють герметичність приладу. Для цього воронку опускають на 10 – 15 см, спостерігаючи за рівнем води в бюретці. Якщо прилад

 

герметичний, то рівень води в бюретці трохи знизиться, а потім залишиться без змін. Переконавшись у герметичності приладу, відкривають пробку в пробірці, встановлюють воронку в таке положення, щоб вода в ній займала приблизно 1/3 об’єму, а рівень води в бюретці був би на 1 мл нижчим від нуля. Покази визначають, фіксуючи нижній край меніску (рівня) води в бюретці.

Рис.1. Схема приладу для визначення молярної маси еквівалента металу

 

Пробірку заповнюють на 1/3 об’єму кислотою. Закривають пробірку пробкою та записують показник рівня води V ₁ в бюретці в таблицю спостережень (табл. 1). Знову відкривають пробірку, нахиляють її та поміщають біля краю отвору підготовану наважку цинку. Закривають пробірку пробкою, струшують її, занурюючи метал у кислоту.

Виділений водень витісняє воду із бюретки у воронку. Коли метал повністю прореагує з кислотою, пробірці дають охолонути до кімнатної температури, а потім урівноважують рівні води в бюретці й воронці. Знімають та записують покази рівня води в бюретці V _2. Різниця між величинами V ₁ та V ₂ дорівнюватиме об’єму виділеного водню.

У табл. 1 вносять покази термометра, барометра та величини тиску водяної пари відповідно до температури досліду (табл. 2).

Таблиця 1

Результати дослідження

m, г

V 1 , мл

V 2, мл

V (Н2), л

P атм., кПа

P пари, кПа

Р (Н2), кПа

T, (К) (273 + t oC)

 

Обробка результатів експерименту

Користуючись отриманими експериментальними даними, виконують обчислення за наведеними нижче формулами:

 

1. Об’єм виділеного водню

 

V (Н₂) = V ₂ – V ₁.

2. Абсолютна температура

Т = 273 + t ^o C.

3. Тиск водню

Р (Н₂) = Р _атм – Р _{насич.вод. пари}, кПа.

 

4. Об’єм водню привести до нормальних умов (маючи на увазі, що

Р ₀ = 101,3 кПа або 760 мм рт. ст. і Т ₀ = 273 К) згідно з об’єднаним газовим законом, тобто:

 

. V_o

Таким чином,

.

 

5. Дослідне значення молярної маси еквівалента цинку обчислюємо, користуючись законом еквівалентів, а саме:

.

 

6. Відносну похибку визначення молярної маси еквівалента цинку розраховуємо за такою формулою:

D =

 

тут М _{ек теор}(Zn) = г/моль.

Таблиця 2

Залежність тиску насиченої пари води від температури

Т, К	Р, кПа	Т, К	Р, кПа	Т, К	Р, кПа
	1,22		1,93		2,97
	1,31		2,03		3,16
	1,40		2,19		3.34
	1,49		2,34		3,58
	1,59		2,48		3,89
	1,70		2,64		4,00
	1,82		2,80		4,24

Контрольні питання й завдання для самостійної роботи

 

1.Дайте визначення молярної маси еквівалента. У яких одиницях вона вимірюється?

2. Яким чином обчислюють молярну масу еквівалента оксиду металу, коли відома молярна маса еквівалента елемента, сполученого з киснем?

3. Наведіть математичний вираз закону еквівалентів для газової системи.

4. Що називається еквівалентом речовини?

5. Сформулюйте закон еквівалентів.

6. Визначте молярну масу еквівалента алюміній оксиду.

7. Сформулюйте закон Авогадро.

8. Способи визначення молярних мас еквівалентів простих та складних речовин.

 

Лабораторна робота № 2

 

ВИЗНАЧЕННЯ МОЛЯРНОЇ МАСИ КАРБОН (IV) ОКСИДУ

 

Теоретичні положення

 

Молярна маса – це маса одного моля речовини, або маса 6,02·10²³ його частинок. Позначається молярна маса літерою М із записаною формулою речовини в дужках. Наприклад, М(СО)_.

Для обчислення молярної маси газів використовують рівняння Менделєєва – Клапейрона, тобто:

, звідси ,

де Р – тиск газу або пари, Па; (1,013 10⁵ Па = 101,3 кПа = 760 мм рт. ст. = 1 атм);

V – об’єм газу або пари, м³; m – маса газу або пари, г; M – молярна маса газу, г/моль; T – абсолютна температура системи (t ^oC + 273), K; R – універсальна газова стала, яка дорівнює 8,314 Дж/моль·К.