ТОП 10:

Данные опыта и результаты расчетов



  Масса цинка m (Zn), г Объем выделившегося водорода V , л Условия опыта Масса водорода m (H2), г Молярная масса эквивалентов цинка
Температура Т, К Давл. атмосф. Р1, кПа Давл. водян. пара Р2, кПа практич. Мэк,пр.(Zn), г/моль теоретич. Мэк,т. (Zn), г/моль
               

Вычислить (все вычисления пояснить словами):

1. Массу выделившегося объема водорода, пользуясь уравнением

Менделеева – Клапейрона: , откуда

где P – парциальное давление водорода, кПа; V – объем выделившегося водорода, л; m – масса водорода, г; M – молярная масса водорода, г/моль; Т – температура опыта, К; R – универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/моль·К.

В нашем опыте водород собирается над водой, содержит водяной пар, поэтому для вычисления парциального давления водорода нужно из величины атмосферного давления вычесть величину давления насыщенного водяного пара при температуре опыта (табл.2). Р = Р1 - Р2.

2. Молярную массу эквивалентов цинка Мэк,пр.(Zn) по закону эквивалентов:

3. Теоретическое значение молярной массы эквивалентов цинка Мэк,т.(Zn):

Мэк,т.(Zn) =

4. Относительную ошибку опыта Е:

Таблица 2

Давление насыщенного водяного пара при различных температурах

Температура Т, К Давление водяного пара, кПа Температура Т, К Давление водяного пара, кПа Температура Т, К Давление водяного пара, кПа
1,693 2,186 2,799
1,817 2,337 2,982
1,933 2,479 3,166
2,062 2,642 3,360

 

Примеры решения задач

Пример 2.1.Рассчитать эквивалент и молярную массу эквивалентов H2S и NaOH в реакциях H2S + 2NaOH = Na2S + 2H2O (1) и

H2S + NaOH = NaHS + H2O (2)

Решение. Молярная масса эквивалентов кислоты или основания, участвующихв кислотно-основной реакции, рассчитывается по формуле

Мэк (кислоты, основания) = ,

где М – молярная масса кислоты или основания; n – для кислот – число атомов водорода, замещенных в данной реакции на металл; для оснований – число гидроксильных групп, замещенных в данной реакции на кислотный остаток.

Значение эквивалента и молярной массы эквивалентов вещества зависит от реакции, в которой это вещество участвует.

В реакции H2S + 2NaOH = Na2S + 2H2O (1) оба иона водорода молекулы H2S замещаются на металл и, таким образом, одному иону водорода эквивалентна условная частица ½ H2S. В этом случае

Э (H2S) = ½ H2S, а Мэк (H2S) = .

В реакции H2S + NaOH = NaHS + H2O (2) в молекуле H2S на металл замещается только один ион водорода и, следовательно, одному иону эквивалентна реальная частица – молекула H2S. В этом случае

Э (H2S) = 1 H2S, а Мэк (H2S) = = 34 г/моль.

Эквивалент NaOH в реакциях (1) и (2) равен 1 NaOH, так как в обоих случаях на кислотный остаток замещается одна гидроксильная группа.

Мэк (NaOH) = 40 г/моль.

Таким образом, эквивалент H2S в реакции (1) равен ½ H2S, реакции (2) −

1H2S, молярные массы эквивалентов H2S равны соответственно 17 (1) и 34 (2) г/моль; эквивалент NaOH в реакциях (1) и (2) равен 1NaOH, молярная масса эквивалентов основания составляет 40 г/моль.

Пример 2.2. Рассчитать эквивалент и молярную массу эквивалентов оксидов P2O5 и CaO в реакции P2O5 + 3CaO = Ca3(PO4)2

Решение. Молярная масса эквивалентов оксида рассчитывается по формуле:

Мэк (оксида) = ,

где М – молярная масса оксида; n – число катионов соответствующего оксиду основания или число анионов соответствующей оксиду кислоты; |c.o.| – абсолютное значение степени окисления катиона или аниона.

В реакции P2O5 + 3CaO = Ca3(PO4)2 эквивалент P2O5, образующего два трехзарядных аниона (РО4)3-, равен 1/6 P2O5, а

Мэк (P2O5) = г/моль. Эквивалент СаО, дающего один двухзарядный катион ( ), равен ½ СаО, а Мэк (СаО) = = 28 г/моль.

Пример 2.3.Вычислить эквивалент и молярную массу эквивалентов фосфора в соединениях РН3, Р2О3 и Р2О5.

Решение.Чтобы определить молярную массу эквивалентов элемента в соединении, можно воспользоваться формулой

Мэк (элемента) = ,

где МА – молярная масса элемента; |c.o.| – абсолютное значение степени окисления элемента.

Степень окисления фосфора в РН3, Р2О3, Р2О5 соответственно равна ­3, +3 и +5. Подставляя эти значения в формулу, находим, что молярная масса эквивалентов фосфора в соединениях РН3 и Р2О3 равна 31/3 = 10,3 г/моль; в Р2О5 ­

31/5 = 6,2 г/моль, а эквивалент фосфора в соединениях РН3 и Р2О3 равен 1/3 Р, в соединении Р2О51/5 Р.

Пример 2.4.Рассчитать молярную массу эквивалентов соединений РН3, Р2О3 и Р2О5.

Решение. Молярная масса эквивалентов химического соединения равна сумме молярных масс эквивалентов составляющих его частей.

Мэк(РН3) = Мэк(Р) + Мэк(Н) = 10,3 + 1 = 11 г/моль;

Мэк2О3) = Мэк(Р) + Мэк(О) = 10,3 + 8 = 18,3 г/моль;

Мэк2О5) = Мэк(Р) + Мэк(О) = 6,2 + 8 = 14,2 г/моль.

Пример 2.5.На восстановление 7,09 г оксида металла со степенью окисления +2 требуется 2,24 л водорода (н. у.). Вычислить молярные массы эквивалентов оксида и металла. Чему равна молярная масса металла?

Решение. Задача решается по закону эквивалентов. Так как одно из реагирующих веществ находится в газообразном состоянии, то удобно воспользоваться формулой:

,

где Vэк – объем одного моля эквивалентов газа. Для вычисления объема моля эквивалентов газа необходимо знать число молей эквивалентов (υ) в одном моле газа: υ = . Так, М (Н2) = 2 г/моль; Мэк 2) = 1 г/моль. Следовательно, в одном моле молекул водорода Н2 содержится υ = 2/1 = 2 моль эквивалентов водорода. Как известно, моль любого газа при нормальных условиях (н. у.) (Т=273 К, р=101,325 кПа) занимает объем 22,4 л. Значит, моль водорода займет объем 22,4 л, а так как в одном моле водорода содержится 2 моль эквивалентов водорода, то объем одного моля эквивалентов водорода равен Vэк 2) = 22,4 / 2 = 11,2 л. Аналогично М (О2) = 32 г/моль, Мэк 2) = 8 г/моль. В одном моле молекул кислорода О2 содержится υ = 32 / 8 = 4 моль эквивалентов кислорода. Один моль эквивалентов кислорода занимает объем Vэк 2) = 22,4 / 4 = 5,6 л.

Подставив в формулу численные значения, находим, что

Мэк (оксида) = г/моль.

Молярная масса эквивалентов химического соединения равна сумме молярных масс эквивалентов составляющих его частей. Оксид – это соединение металла с кислородом, поэтому молярная масса эквивалентов оксида представляет собой сумму Мэк (оксида) = Мэк (металла) + Мэк(кислорода).Отсюда Мэк.(металла) = Мэк.(оксида) − Мэк.(кислорода) = 35,45 – 8 = 27,45 г/моль.

Молярная масса эквивалентов элемента (Мэк.) связана с атомной массой элемента (МА) соотношением: Мэк(элемента) = , где ½с.о.½ - степень окисления элемента. отсюда МА = Мэк (металла)×½с.о.½ = 27,45×2 = 54,9 г/моль.

Таким образом, Мэк.(оксида) = 35,45 г/моль; Мэк.(металла) = 27,45 г/моль; МА(металла) = 54,9 г/моль.

Пример 2.6. При взаимодействии кислорода с азотом получено 4 моль эквивалентов оксида азота (IV). Рассчитать объемы газов, вступивших в реакцию при н. у.

Решение. По закону эквивалентов число молей эквивалентов веществ, вступающих в реакцию и образующихся в результате реакции, равны между собой, т.е. υ(О2) = υ(N2) = υ(NO2). Так как получено 4 моль эквивалентов оксида азота (IV), то, следовательно, в реакцию вступило 4 моль эквивалентов О2 и 4 моль эквивалентов N2.

Азот изменяет степень окисления от 0 (в N2) до +4 (в NО2), и так как в его молекуле 2 атома, то вместе они отдают 8 электронов, поэтому

Мэк (N2)= = = 3,5 г/моль. Находим объем, занимаемый молем эквивалентов азота (IV):

28 г/моль N2 – 22,4 л

3,5 г/моль N2 х

х = л.

Так как в реакцию вступило 4 моль эквивалентов N2, то их объем составляет V(N2) = 2,8·4 = 11,2 л. Зная, что моль эквивалентов кислорода при н. у. занимает объем 5,6 л, рассчитываем объем 4 моль эквивалентов О2, вступивших в реакцию: V(O2) = 5,6·4 = 22,4 л.

Итак, в реакцию вступило 11,2 л азота и 22,4 л кислорода.

Пример 2.7. Определить молярную массу эквивалентов металла, если из 48,15 г его оксида получено 88,65 г его нитрата.

Решение. Учитывая, что Мэк(оксида) = Мэк(металла) + Мэк(кислорода), а Мэк(соли) = Мэк(металла) + Мэк(кислотного остатка), подставляем соответствующие данные в закон эквивалентов:

; ;

Мэк(металла) = 56,2 г/моль.

Пример 2.8. Вычислить степень окисления хрома в оксиде, содержащем 68,42 % (масс.) этого металла.

Решение. Приняв массу оксида за 100%, находим массовую долю кислорода в оксиде: 100 – 68,42 = 31,58%, т.е. на 68,42 частей массы хрома приходится 31,58 частей массы кислорода, или на 68,42 г хрома приходится 31,58 г кислорода. Зная, что молярная масса эквивалентов кислорода равна 8 г/моль, определим молярную массу эквивалентов хрома в оксиде по закону эквивалентов:

; Мэк (Cr)= г/моль.

Степень окисления хрома находим из соотношения

Мэк (Cr)= , отсюда |c. o.|= .

 

Задачи

2.1.При взаимодействии 6,75 г металла с серой образовалось 18,75 г сульфида. Рассчитать молярные массы эквивалентов металла и его сульфида. Молярная масса эквивалентов серы равна 16 г/моль.

(Ответ: 9 г/моль; 25 г/моль).

2.2.Вычислить степень окисления золота в соединении состава: 64,9% золота и 35,1% хлора. Молярная масса эквивалентов хлора 35,45 г/моль.

(Ответ: 3).

2.3. Вычислить молярные массы эквивалентов и эквиваленты Р2О5 в реакциях, идущих по уравнениям:

Р2О5 + 3MgO = Mg3(PO4)2; (1)

P2O5 + MgO = Mg(PO3)2. (2)

(Ответ: 23,7 г/моль; 71 г/моль; 1/6Р2О5; 1/2 Р2О5).

2.4. Сколько моль эквивалентов металла вступило в реакцию с кислотой, если при этом выделилось 5,6 л водорода при нормальных условиях?

(Ответ: 0,5 моль).

2.5.На нейтрализацию 0,943 г фосфористой кислоты Н3РО3 израсходовано 1,291 г КОН. Вычислить молярную массу эквивалентов кислоты.

(Ответ: 41 г/моль).

2.6. Определить молярную массу эквивалентов металла и назвать металл, если 8,34 г его окисляются 0,68 л кислорода (н. у.). Металл окисляется до степени окисления +2. (Ответ: 68,7 г/моль).

2.7.Вычислить степень окисления свинца в оксиде, в котором на 1 г свинца приходится 0,1544 г кислорода. (Ответ: 4).

2.8.Вычислить эквивалент и молярную массу эквивалентов Al(OH)3 в каждой из следующих реакций, выраженных уравнениями:

Al(OH)3 + 3HCl = AlCl3 + 3H2O; (1)

Al(OH)3 + 2HCl = AlOHCl2 + 2H2O; (2)

Al(OH)3 + HCl = Al(OH)2Cl + H2O. (3)

2.9. Для получения гидроксида железа (III) смешали растворы, содержащие 0,2 моль эквивалентов щелочи и 0,3 моль эквивалентов хлорида железа (III). Сколько граммов гидроксида железа (III) получилось в результате реакции? (Ответ: 7,13 г).

2.10. Из 1,3 г гидроксида металла получается 2,85 г его сульфата. Вычислить молярную массу эквивалентов этого металла. (Ответ: 9 г/моль).

2.11.При взаимодействии 22 г металла с кислотой выделилось при н. у. 8,4 л водорода. Рассчитать молярную массу эквивалентов металла. Сколько литров кислорода потребуется для окисления этого же количества металла? (Ответ: 29,33 г/моль; 4,2 л.).

2.12.Вычислить степень окисления мышьяка в соединении его с серой, в котором на 1 г мышьяка приходится 1,07 г серы. Молярная масса эквивалентов серы 16 г/моль. (Ответ: 5).

2.13.Вычислить эквивалент и молярную массу эквивалентов Н3РО4 в каждой из следующих реакций, выраженных уравнениями:

Н3РО4 + КОН = КН2РО4 + Н2О; (1)

Н3РО4 + 2КОН = К2НРО4 + 2Н2О; (2)

Н3РО4 + 3КОН = К3РО4 + 3Н2О. (3)

2.14.При взаимодействии водорода и азота получено 6 моль эквивалентов аммиака. Какие объемы водорода и азота вступили при этом в реакцию при нормальных условиях? (Ответ: 67,2 л; 22,4 л.)

2.15.При пропускании сероводорода через раствор, содержащий 2,98 г хлорида металла, образуется 2,2 г его сульфида. Вычислить молярную массу эквивалентов металла. (Ответ: 39 г/моль).

2.16. Молярная масса эквивалентов металла равна 56,2 г/моль. Вычислить массовую долю металла в его оксиде. (Ответ: 87,54%).

2.17. Определить эквивалент и молярную массу эквивалентов азота, кислорода, углерода в соединениях NH3, H2O, CH4.

2.18. Рассчитать молярную массу эквивалентов металла, если при взаимодействии 7,2 г металла с хлором было получено 28,2 г соли. Молярная масса эквивалентов хлора равна 35,45 г/моль. (Ответ: 12,15 г/моль).

2.19. На нейтрализацию 9,797 г ортофосфорной кислоты израсходовано 7,998 г NaOH. Вычислить эквивалент, молярную массу эквивалентов и основность Н3РО4 в этой реакции. На основании расчета написать уравнение реакции. (Ответ: ½ H3РО4; 49 г/моль; 2).

2.20. 0,43 г металла при реакции с кислотой вытеснили при н. у. 123,3 мл водорода. 1,555 г этого же металла вступают во взаимодействие с 1,415 г некоторого неметалла. Рассчитать молярную массу эквивалентов неметалла.

(Ответ: 35,5 г/моль).

Лабораторная работа 3







Последнее изменение этой страницы: 2016-04-26; Нарушение авторского права страницы

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.233.220.21 (0.016 с.)