Расчет фактора эквивалентности и эквивалента
Для того чтобы определить величину эквивалента какого-либо вещества, надо исходить из конкретной реакции, в которой участвует данное вещество. В этой связи целесообразно рассмотреть нахождение эквивалента применительно к основным типам химических реакций.
1.3.1 Для кислот и оснований фактор эквивалентности можно рассчитать по числу ионов водорода Н+ или гидроксильных групп ОН- , которыми обмениваются каждая из молекул со своими партнёрами, т.е.
fэ(кисл.)= , (1.12)
fэ(основ.) = ; (1.13)
отсюда эквиваленты кислот и оснований:
Э(кисл.) = (х) , (1.14)
Э(основ.) = (х). (1.15)
Для солей фактор эквивалентности может быть найден по числу замещаемых, присоединяемых катионов (Кat) или анионов (An), умноженных на их заряд , т.е
fэ(соли)= , (1.16)
fэ(соли) = , (1.17)
где n – число замещаемых , присоединяемых катионов или анинов,
z - заряд соответствующего иона.
1.3.2 Для окислительно-восстановительной реакции.
Рассмотрим реакцию, протекающую по уравнению:
SnCl2 +Fe2(SO4)3 + 2HCl =SnCl4 + 2FeSO4 + H2SO4 .
В данной реакции изменяют степени окисления олово и железо. Запишем для каждого из них соответствующую полуреакцию:
Sn2+-2e Sn4+ , (а)
2 Fe3++ 2e 2 Fe2+ . (б)
Согласно полуреакциям (а), (б), один ион олова реагирует с двумя электронами , а два иона железа – с двумя электронами, cледовательно, Э(Sn2+) = ½Sn2+, Э(Fe3+)= Fe3+. Соответственно Э(SnCL2) = ½SnCL2 , Э(Fe2(SO4)3) = ½ Fe2(SO4)3. Причем, если известна молярная масса М(х) и молярная масса эквивалентна Мэ(х) данного вещества, то фактор эквивалентности можно рассчитать по формуле :
fэ(x)= . (1.18)
а эквивалент:
Э(х) = (х) . (1.19)
Для элемента величина, обратная его эквиваленту, есть не что иное, как его валентность В :
. (1.20)
Для оксидов: , (1.21)
где n – количество атомов кислорода,
z – валентность кислорода, равная 2.
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Существует достаточно много методов определения эквивалента веществ: метод вытеснения водорода из кислоты, метод прямого определения, аналитический метод, электрохимический метод, титрование. Выбор той или иной методики определяется свойствами вещества и возможностями исследования.
В лабораторном практикуме студентам предлагается определить эквивалент вещества по методу вытеснения водорода, основанном на измерении объёма водорода, который выделяется из кислоты при действии на неё металла. Ограниченность данного метода в том, что он пригоден для узкого круга веществ, а именно, только для активных металлов. Однако несомненным его достоинством является простота, быстрота проведения эксперимента и хорошая воспроизводимость результатов.
Для желающих ознакомиться с другими методами в ПРИЛОЖЕНИИ А дана краткая информация.
Цель работы
Опытным путем определить молярную массу эквивалента металла методом вытеснения водорода.
Методика эксперимента
Для проведения опыта соберите прибор, изображённый на рисунке 1, тщательно соединяя части прибора в местах стыковки, чтобы обеспечить его герметичность.
Уравнение химической реакции, происходящей в опыте:
+ 2НCL = ZnCL2 + .
Взвесьте 0,2…0,3 г. металла с точностью до 0,01 г. В колбу 4 (рисунок 1) налейте столько разбавленной (1:2) соляной кислоты ст, чтобы она при горизонтальном положении колбы не вылилась в горло колбы. Внутреннюю поверхность горла колбы вытрите полоской фильтровальной бумаги, закрепите колбу на штативе, придав ей горизонтальное положение. Поместите взвешенный металл (навеску) в горлышко колбы, соблюдая осторожность, так чтобы он не упал в кислоту до начала опыта. Цилиндр заполните доверху водой, переверните и быстро опустите в кристаллизатор, заполненный водой наполовину. (Как перевернуть цилиндр с водой, не пролив из него воду?). Закрепите цилиндр в штативе и подведите под него газоотводную трубку от колбы.
До начала опыта необходимо произвести замеры температуры, при которой производится опыт, объёма водяного столба в цилиндре, записать показания барометра; давление насыщенных паров воды ( ).
Затем осторожным постукиванием колбы перенесите металл в кислоту. По окончании реакции дайте колбе охладиться 5…6 мин, и проведите замеры объёма всего водяного столба в цилиндре и от поверхности воды в кристаллизаторе.
1 - мерный цилиндр на 250 мл, 2 - лабораторный штатив,
3 - кристаллизатор, 4 - колба на 20…25 мл, 5 - газоотводная трубка
Рисунок 1 - Прибор для измерения эквивалента металла
Таблица 1 - Экспериментальные данные по определению
эквивалента металла
Измеряемые величины
| Ед.изме-
рения
| Условные обозначения
| Данные
опыта
|
|
|
|
| Навеска металла
| г
| m
|
| Температура опыта
| С
| t
|
| Давление насыщенных
паров воды
|
Па
|
|
| Атмосферное давление
| Па
|
|
| Объём столба воды в цилиндре от дна кристаллизатора до опыта
| мл
|
|
| Объём столба воды в
цилиндре от дна кристаллизатора после опыта
|
мл
|
|
| Высота столба воды в
цилиндре от поверхности
воды в кристаллизаторе после опыта (давление столба воды)
|
мм.вод.ст.
|
h
|
|
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту:
©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|