Зависимость давления насыщенного водяного пара от температуры

t,^0 С	мм рт.ст.	Па	t, ^0 С	мм рт.ст.	Па
	1705,1	12,79		2809,0	21,07
	1817,1	13,63		2983,7	22,38
	1947,1	14,53		3167,2	23,76
	2063,8	15,48		3361,0	25,21
	2197,1	16,48		3564,9	26,74
	2337,8	17,53		3779,6	28,35
	2486,4	18,65		4004,9	30,04
	2643,7	19,83		4242,2	31,82

 

Преобразуем уравнение (5), подставив известные численные данные:

М_экв = (6),

где K = (7)

Коэффициент K зависит только от условий опыта (p, T) и размерности давления. Так как этот коэффициент не зависит от массы металла, то его можно рассчитать заранее и использовать при повторных измерениях.

После расчета молярной массы эквивалента металла по уравнению (6) рассчитывается молярная масса металла для трех значений валентности Z, равных 1,2 и 3 по уравнению: M =M _экв ·Z (8)

По таблице Д. И. Менделеева выбирается металл, проявляющий соответствующую валентность, для которого расхождение расчетной величины молярной массы с табличной не превышает 1 –2 г/моль.

Затем рассчитывается относительная погрешность опыта по уравнению:

Δ M = % (9),

где М _экв,_экспер – молярная масса эквивалента металла, рассчитанная из опытных данных по уравнению (6), М _экв,_теор – теоретическая молярная масса эквивалента металла, рассчитанная по уравнению (8).

Контрольные вопросы и задачи для защиты лабораторной работы

1-10. Рассчитать молярную массу эквивалента

№	Элемент	Соединение	Ион
	Li	MnO(OH)2	SO3^2-
	Al	CrO3	ClO4^-
	Ba	Al2(SO4)3	UO^2+
	Si	Mn2O7	PO4^3-
	Na	Cr2O3	[PtCl6]^2-
	Ca	UO2	SO4^2-
	B	P2O5	Cr2O7^2-
	C	PCl5	S^2-
	P	SO2	HPO4^2-
	Sr	H3PO4	Cr^3+

 

11-20. Рассчитать эквивалентное число и молярную массу эквивалента окислителя и восстановителя по данным схемам химических реакций

 

№ задачи	Исходные вещества	Продукты реакции
	KMnO4, Na2SO3	K2MnO4, Na2SO4
	HNO3, Mg	Mg^2+, N2
	I2, I2	I^-, IO3^-
	HNO3, Zn	NH4NO3, Zn^2+
	KMnO4, Na2SO3	MnSO4, Na2SO4
	K2Cr2O7, KI	Cr^3+, I2
	HNO3, Cu	NO, Cu^2+
	H2SO4, Mg	MgSO4, H2S
	KMnO4, Na2SO3	MnO(OH)2, Na2SO4
	HNO3, Ca	N2O, Ca^2+

 

21-30. Рассчитать молярную массу эквивалента металла по нижеприведенным данным.

 

№ задачи	Масса металла, вступившего в реакцию (г)	Полученное соединение и его масса (г)
	0,347	Сульфит, 4,347
	1,635	Хлорид, 3,41
	7.82	Сульфат, 17,42
	1,73	Нитрат, 7,93
	1,8	Фторид, 5,6
	5,395	Оксид, 5,795
	6,075	Гидрофосфат, 30,075
	4,6	Гидросульфат, 24
	1,59	Гидроксид, 2,44
	4,0	Сульфид, 7,2

 

31-40. Рассчитать массу полученного вещества из данных исходных веществ, используя закон эквивалентов.

№	Объем вступившего в реакцию газа (н. у.),л	Продукт реакции
	Cl2, 3,8	FeCl2
	SO2, 4,6	K2SO3
	O2, 7,4	CuO
	F2, 6,4	AlF3
	SO3, 16,8	Na2SO4
	Cl2, 8,2	NiCl2
	SO2, 2,7	Li2SO3
	O2, 3,5	Cr2O3
	F2, 14,7	AgF
	SO3, 11,4	CaSO4

Лабораторная работа № 2

Определение концентрации раствора титриметрическим методом

Цель работы: Ознакомление с понятием "растворы" и способами выражения содержания растворенного вещества; определение концентрации раствора методом титрования.

Теоретическая часть

Растворы - это гомогенные (состоящие из одной фазы) системы, содержащие несколько компонентов. Растворы бывают газообразные, жидкие и твердые. Среди соединений (компонентов), образовавших раствор, выделяют растворенные вещества и растворитель.

Растворителем принято считать компонент, агрегатное состояние которого соответствует агрегатному состоянию раствора. Как правило, это компонент, содержание которого в растворе выше содержания остальных, называемых растворенными веществами. Наибольшее практическое значение имеют жидкие растворы, в частности – водные растворы, в которых растворителем является вода.

Растворимостью называется способность вещества растворяться в том или ином растворителе. Мерой растворимости вещества является его содержание в насыщенном растворе. Состав раствора и содержание растворенного вещества (концентрация) выражаются различными способами.

1. Массовая доля компонента w _i - это отношение массы i- го компонента m_i к массе раствора S m_i:

w _i = m_i / S m_i, (1)

w _i - безразмерная величина, принимающая значения от 0 до 1 или от 0 до 100% (в последнем случае говорят о процентной концентрации по массе).

2. Молярная доля компонента Х_i - это отношение числа молей i -го компонента n_i к сумме молей å n _i всех компонентов, образующих раствор, безразмерная величина:

Х_i = n_i / å n _i. (2)

3. Моляльная концентрация растворенного вещества, или моляльность, С_m - число молей растворенного вещества n, приходящихся на 1 кг растворителя, моль/кг:

С_m = n / m_s = , (3)

где m –масса растворенного вещества (г); М – молярная масса растворенного вещества (г/моль); m_s - масса растворителя (кг).

4. Молярная концентрация растворенного вещества, или молярность, С - число молей растворенного вещества n в 1 л раствора, моль/л, или, сокращенно, М:

С = n / V = , (4)

где V - объем раствора (л); m –масса растворенного вещества (г); М – молярная масса растворенного вещества (г/моль).

5. Молярная концентрация эквивалента растворенного вещества, или нормальная концентрация, или нормальность, С_экв - число молей эквивалентов растворенного вещества n _экв в 1 л раствора, моль экв/л, или, сокращенно, н.:

С _экв= n _экв/ V = = , (5)

где М _экв – молярная масса эквивалента растворенного вещества (г/моль экв); z _экв – число эквивалентности растворенного вещества; V - объем раствора (л); m –масса растворенного вещества (г); М – молярная масса растворенного вещества (г/моль).

6. Массовая концентрация С_масс – масса растворенного вещества m в 1 л раствора, г/л:

С _масс = m / V,(6)

где V - объем раствора (л).

7. Титр Т – масса растворенного вещества в 1 мл раствора, г/мл.

Т = С _масс/1000

Можно применять и другие способы выражения состава раствора.

Для приготовления раствора заданной концентрации взвешивают необходимые массы (отмеряют необходимые объемы) чистых компонентов раствора. В химических аналитических лабораториях используют концентрированные растворы известной концентрации: фиксаналы – растворы, помещенные в герметичные ампулы заводского производства, содержащие строго определенное (обычно 0,1 моль) количество химического соединения. При расчете масс (объемов) компонентов учитывают (см. Табл.1) соотношения между различными способами выражения состава раствора.

Таблица 1.

Соотношения между различными способами выражения состава бинарного раствора (r - плотность раствора данного состава, г/л)

	w	С	С экв	Сm	С масс
w	-	С=	С экв=	Сm=	С масс = w r
С	w =	-	С экв= Сz экв	Сm=	С масс = СМ
С экв	w =	С=	-	Сm=	С масс = Сэкв
Сm	w =	С=	С экв=	-	С масс =
С масс	w =	С=	С экв=	Сm=	-

 

Установление состава раствора является одной из задач аналитической химии. Количественный анализ проводят физическими, химическими и физико-химическими методами. Одним из наиболее простых среди них является титриметрия.

Титриметрия – аналитический метод, основанный на измерении объема раствора реагента точно известной концентрации, взаимодействующего с определяемым веществом. Растворы реагентов известной концентрации, используемые в титриметрии, называют титрованными (стандартными) растворами, или титрантами.

Принцип титрования: к раствору анализируемого вещества неизвестной концентрации (пробе) добавляют небольшими порциями раствор титранта до тех пор, пока не будет получен сигнал индикатора, свидетельствующий о прекращении реакции (достижении конечной точки титрования). Момент окончания титрования можно установить при помощи химической реакции или по изменению некоторого физического свойства. Часто используются органические красители, окраска которых изменяется по достижении конечной точки титрования (см. табл.2).

Таблица 2.