Определить молярную массу эквивалента металла 2 г которого
Обновлено: 04.10.2024
Теоретические основы. Согласно закону эквивалентов, вещества реагируют друг с другом в количествах, пропорциональных их эквивалентам.
Фактор эквивалентности (химический эквивалент), fЭ - это количество вещества (моль), которое реагирует с 1 молем атомов водорода или замещает это количество в химических соединениях.
Молярная масса эквивалента, МЭ - это масса одного эквивалента вещества (г/моль).
МЭ = fЭ М (М - молярная масса вещества)
Вычисление молярных масс эквивалентов проводятся с использованием следующих формул:
а) для простых веществ и элементов в соединениях
МЭ = М / В (В - валентность элемента)
б) для кислот или оснований МЭ = М / n(n - основность кислоты или кислотность основания, т.е. число ионов Н + или ОН - )
в) для оксидов и солей МЭ = М / p q( p - число атомов металла; q - валентность металла)
Число эквивалентов веществаn = m / MЭ.
Для веществ, находящихся в газообразном состоянии
n = V 0 / VЭ 0 (V 0 - объем газа при н.у.)
VЭ 0 - молярный объем эквивалента газа - объем, занимаемый одним эквивалентом газа при нормальных условиях.
Способы записи закона эквивалентов:
Цель работы. Экспериментально определить объем водорода, выделившегося в процессе реакции магния с соляной кислотой. Зная эквивалентный объем водорода, вычислить молярную массу эквивалента магния, используя закон эквивалентов.
Порядок работы.
1. Опыты по определению объемов газов, выделяющихся в процессе реакции, проводятся в специальных приборах, называемых эвдиометрами. Стандартный эвдиометр состоит из двух соединенных резиновым шлангом трубок, одна из которых градуирована (бюретка) и соединена посредством резиновой пробки и шланга с пробиркой. Неградуированная трубка называется уравнительным сосудом. Выделяющийся водород из склянки Оствальда (или пробирки) поступает в верхнюю часть градуированного сосуда и вытесняет из него воду. Разность уровней воды в градуированном сосуде до и после реакции равна объему выделившегося водорода. Открытый неградуированный сосуд называется уравнительным.
2. Проверьте герметичность прибора: присоединив пробирку к эвдиометру, опустите уравнительный сосуд на 20-25 см ниже его первоначального положения; если прибор герметичен, уровень воды в градуированном сосуде, несколько понизившись в начальный момент, в дальнейшем остается постоянным.
3. Отсоединив пробирку, установите уравнительный сосуд так, чтобы уровень воды в градуированном сосуде совпал с верхней меткой шкалы - V1 (уровень отсчитывается по нижнему мениску жидкости).
4. Взвесьте на технохимических весах 0.12-0.15 г магниевой стружки (m) и заверните металл в бумагу, на которой проводилось взвешивание, таким образом, чтобы получившийся сверток мог свободно перемещаться в пробирке и был открыт с одного конца для обеспечения доступа кислоты к магнию.
5. Отмерьте мерным цилиндром 10 мл соляной кислоты и залейте ее в пробирку.
6. Держа пробирку наклонно, поместите в верхнюю часть ее сверток с магнием и присоедините к эвдиометру.
7. Стряхните сверток с магнием в кислоту. В процессе химической реакции следите за тем, чтобы весь магний прореагировал с соляной кислотой.
8. После окончания реакции охладите пробирку до комнатной температуры.
9. Опустите уравнительный сосуд до приведения воды в нем к одному уровню с водой в градуированном сосуде. Снимите показание уровня воды - V2.
10. Запишите температуру ( t ) и давление ( Р ) в лаборатории. По таблице зависимости давления пара от температуры (приложение 1) определите давление насыщенного водяного пара ( h ).
11. Проведите расчет молярной массы эквивалента магния. Имейте в виду, что измеренный при давлении Р и температуре t объем выделившегося водорода (V2 - V1 ) не может быть непосредственно применен к расчетам молярной массы эквивалента металла. Необходимые расчетные формулы приводятся в форме лабораторного отчета.
12. Рассчитайте по формуле теоретическое значение молярной массы эквивалента магния.
13. Рассчитайте абсолютную ( А ) и относительную ( К ) ошибки опыта.
14. Сделайте выводы о точности Ваших измерений и возможных причинах ошибки.
15. Составьте лабораторный отчет по прилагаемой форме.
Форма лабораторного отчета.
1. Название лабораторной работы.
2. Краткое описание, цель работы.
3. Уравнение реакции.
4. Экспериментальные данные:
а) масса металла m = .
б) уровень воды в бюретке до реакции V1 = .
в) уровень воды в бюретке после реакции V2= .
г) объем выделившегося водорода V = V1 - V2 = .
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЭКВИВАЛЕНТНОЙ МАССЫ МАГНИЯ
Химическим эквивалентом называется такое его количество, которое соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях. Например, в НСl, Н2S, NH3, СН4 эквивалент хлора, серы, азота, углерода равен соответственно 1 молю, 1/2 моля, 1/3 моля, 1/4 моля.
Эквивалентная масса - это масса 1 эквивалента вещества (г / моль). В приведённых выше примерах эквивалентные массы хлора, серы, азота и углерода соответственно равны 35,45 г / моль, 32/2=16 г / моль, 14/3=4,67 г / моль, 12/4=3 г / моль.
Значение эквивалентной массы элемента определяется по уравнению:
Э=А/В, (1) где
Э - эквивалентная масса элемента;
А - атомная масса элемента;
В - валентность элемента в данном соединении.
Например, ЭAl в Аl2О3 равен 27/3=9 г/моль; ЭCa в СаSO4 равен 40,08/2=20,04 г /моль.
Из уравнения (1) следует, что в отличие от атомной или молярной массы эквивалентная масса не является постоянной величиной, а зависит от валентности элемента. Постоянные значения эквивалентных масс могут быть только у элементов с постоянной валентностью.
Понятие об эквивалентных массах и эквивалентах распространяется и на сложные вещества.
Эквивалентом сложного вещества называется такое его количество, которое взаимодействует без остатка с одним эквивалентом водорода или с одним эквивалентом любого другого вещества.
Эквивалентную массу вещества вычисляют из его молярной массы:
М - молярная масса.
Основность кислоты определяется числом атомов водорода, которое отдаёт молекула кислоты, реагируя с основанием.
Кислотность основания определяется числом протонов, присоединённых молекулой основания при взаимодействии его с кислотой.
Подобно эквивалентной массе элемента, эквивалентная масса сложного вещества может иметь несколько значений в зависимости от реакции, в которой участвуют вещества.
Например, в реакции:
Эквивалентная масса кислоты равна её мольной массе:
Закон эквивалентов
Массы взаимодействующих друг с другом веществ, пропорциональны их эквивалентным массам (эквивалентам ):
mA и mB - массы взаимодействующих веществ А и В;
ЭA и ЭB - эквивалентные массы этих веществ.
Уравнение ( 2 ) - математическое выражение закона эквивалентов.
ЭКСПЕРЕМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Целью работы является определение эквивалентной массы магния. Опыт проводят на установке, схема которой представлена ниже на рисунке.
где, 1 - реакционная колба; 2 - круглая плоскодонная колба; 3 - зажим; 4 - стакан.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
1. Взвесить на технических весах около 0,1 г. магния с точностью до 0,01 г.
2. Собрать установку посхеме.
3. Налить в колбу (1 ) приблизительно 25-30 мл. разбавленной серной кислоты. Протереть досуха внутреннюю стенку горла колбы 1 фильтровальной бумагой.
4. Наполнить колбу ( 2) на 3/4 объёма водой и закрыть её пробкой с отводными трубками. Вдуванием воздуха через короткую трубку заполнить водой длинную трубку и зажать зажим (3). Убедиться, что зажим держит.
5. Налить в стакан (4 ) 50 см 3 воды и спустить в неё длинную отводную трубку из колбы (2).
6. Поставить колбу (1 ) в горизонтальное положение и высыпать взвешенное количество магния на сухую стенку горлышка (металл не должен попасть в кислоту!).
7. Закрыть колбу (1) пробкой с короткой отводной трубкой ют колбы ( 2). Закрывать следует осторожно и тщательно. Колбу надо держать за горло, пробку следует закрывать осторожно и постепенно, слегка её вращая. (Необходимо следитьза тем, чтобы магний попал в КИСЛОТУ!).
8. Поставить колбу (1 ) в вертикальное положение, одновременно быстро открыть зажим (3) и оставить его открытым.
9. Наблюдать взаимодействие магния с кислотой и вытеснение водородом воды из колбы (2) в стакан 4.
10. Когда весь магний прореагирует с кислотой, зажать зажим (3 ), вынуть отводную трубку из стакана (4) и измерить объём воды в стакане цилиндром.
11. Из полученного объёма вычесть 50 см 3 (т. е. то количество воды, которое было налито в стакан до опыта ).
12. Разность будет равна объёму выделенного водорода V1
ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ
1. Написать уравнение реакции взаимодействия магния с разбавленной серной кислотой.
2.Привести найденный объём водорода (V1) к нормальным условиям по формуле:
V0 - объём водорода при нормальных условиях, см 3 ;
Р - барометрическое давление, кПа;
Pв - давление насыщенного пара воды при температуре опыта, кПа;
Т1 - температура опыта, К. Т1 = 273 + t.
3.Вычислить массу вытесненного водорода, определить эквивалентную массу магния.
РЕЗУЛЬТАТЫ ОПЫТА
Температура опыта, °С -
Барометрическое давление, кПа -
Навеска магния, г -
Давление насыщенного пара воды, кПа -
Объём водорода при условии опыта, см 3 -
Масса водорода, г -
Эквивалентная масса магния, г / моль-
Давление насыщенного пара воды при различной температуре
| Температура °С | PВ, кПа | температура °С | PВ, кПа |
| 1,70 1,81 1,93 2,06 2,20 2,34 | 2,49 2,64 2,81 2,99 3,17 101,325 |
Рассчётная часть
По объёму, вытесненному при нормальных условиях водорода (V0) ,вычисляют массу объёма. Учитывая, что масса водорода 22,4 л при нормальных условиях (н.у.) весит 2 г, находят массу H2.
22,4 H2 весит - 2,0 г.
По известным массам израсходованного магния (mMg) и вытесненного им водорода определяют эквивалентную массу магния:
Полученный результат сравнивают с эквивалентной массой, вычисляемой по формуле:
А - атомнаямасса металла; В - валентность металла.
ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ
2. Вычислить эквивалент азота в его соединениях с кислородом: N2O, NO, NO2, N2O3, N2O5.
3. Сколько оксида получается при окислении 3 г металла, эквивалентная масса которого равна 9г/моль.
4. Определить эквивалентные массы кислот и оснований:
5. Какой объём займут при н.у. массы одного эквивалента кислорода и водорода.
6. Определить эквивалент металла, если 0,046 г его вытеснен из кислоты 62,35 мл Н2 при t=17°С и давлении 1,017*10 5 Па. Давление водяного пара при 17°С равно 0.193*10 5 Па.
7. Вычислить: а) эквивалентную массу олова, если при нагревании 0,92 г его в токе кислорода образуется 1,17 г оксида олова;
б) магния, если при нагревании в токе кислорода масса его увеличилась на 66,7%.
8. Вычислить эквивалент серной кислоты в реакции с КОН:
9. Вычислить эквивалент Са(ОН)2 и H3PO4, рассчитать, сколько граммов Са(ОН)2 потребуется для нейтрализации 150 г Н3РО4
Примеры решения задач
Пример 1. Рассчитайте молярную массу эквивалентов серы в соединениях .
Решение.Расчет ведем по формуле (6):
а) SO2 – оксид серы, валентность серы в данном соединении равна 4
б) H2SO4 – серная кислота, валентность серы в данном соединении равна 6
в) H2S – сероводород, валентность серы в данном соединении равна 2
Пример 2. Рассчитайте молярные массы эквивалентов (Мэ) следующих веществ: .
Решение. – гидроксид кальция, основание. Расчет ведем по формуле (8)
= 40 + 2·(16 + 2) = 76 г/моль.
Так как в молекуле имеются две гидроксидные группы (ОН), то в случае замещения в реакции одной из них n= 1, = 76/1 = 76 г/моль, а двух n= 2, ) = 76/ 2 = 38 г/моль.
– серная кислота. Расчет ведем по формуле (7)
= 2 + 32 + 16·4 = 98 г/моль,
Так как в кислоте два атома водорода, то в случае замещения одного n= 1, = 98/1 = 98 г/моль,
а двух n= 2, ) = 98/ 2 = 49 г/моль.
– нитрат магния, соль. Расчет ведем по формуле (9)
= 24 + 2·(14 + 16·3) = 148 г/моль; n= 1 (количество атомовнов металла), Z = 2 (валентность металла)
= 148/ 2 = 74 г/моль.
– оксид алюминия. Расчет ведем по формуле (10):
= 27·2 + 16·3 = 102 г/моль; n= 2 (количество металла), Z = 3 (валентность металла)
= 102 / 6 = 17 г/моль.
Пример 3. При сгорании металла образуется 9,43 г его оксида.
Молярная масса эквивалента оксида металла равна 17 г/моль. Какая масса металла вступала в реакцию?
Решение. Учитывая, что , можно найти молярную массу эквивалентов металла: г/моль, по закону эквивалентов формула (4) найдем количество металла, вступившего в реакцию: m (металла) = 9,43×9/17 = 4,99 г.
Пример 4.На восстановление 7,09 г оксида двухвалентного металла требуется 2,24 л водорода (н.у.). Вычислите молярную массу эквивалентов оксида и молярную массу эквивалентов металла.
Решение. Молярная масса водорода равная 2 г/моль при н.у., занимает объем 22,4 л, то объем молярной массы эквивалентов водорода
(1 г/моль) будет равен 22,4 : 2 = 11,2 л.
По закону эквивалентов формула (5):
= 7,09·11,2/2,24 = 35,45 г/моль.
Согласно закону эквивалентов = – = 35,45 – 8 =
= 27,45 г/моль.
Пример 5. Сколько металла, эквивалентная масса которого 12,16 г/моль, взаимодействует с 310 мл кислорода (н.у.)?
Решение. Молярная масса кислорода, равная 32 г/моль при н.у., занимает объем 22,4 дм 3 , то объем молярной массы эквивалентов кислорода (8 г/моль) будет равен 22,4 : 4 = 5,6 л = 5600 мл.
По закону эквивалентов формула (5): ; = .
Отсюда = 310·12,16 : 5600 = 0,673 г.
Пример 6. Из 3,85 г нитрата металла получено 1,6 г его гидроксида. Вычислите молярную массу эквивалентов металла.
Решение. Молярная масса эквивалента химического соединения равна сумме молярных масс эквивалентов составляющих его частей.
Молярная масса эквивалентов иона (катиона, аниона) равна отношению молярной массы иона к величине заряда иона.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
1. Ознакомить студентов с основными химическими законами и единицами массы.
2. С помощью математической обработки подученных студентами экспериментальных данных сделать вывод о названии металла, данного для работы и его положении в периодической таблице Д.И. Менделеева.
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ
Вспомним основные частицы вещества:
Молекула – наименьшая частица вещества, обладающая его химическими свойствами и состоящая из атомов. Атом – наименьшая частица элемента, обладающая его химическими свойствами. Химический элемент можно определить как вид атомов, характеризующийся определенной совокупностью свойств.
Простейшим примером сказанному может служить молекула хлористого водорода ( HCl ). Водород и хлор, вступая в реакцию, теряют свои свойства, характерные для газообразных Н2 и Cl2, поэтому считается, что в состав хлористого водорода входят элементы – водород и хлор.
Масса атомов и молекул выражается в атомных единицах массы (а.е.м.), принятых в 1961 г. За одну атомную единицу массы принимается 1/12 часть массы атома изотопа углерода 12 С. Таким образом, масса атома или молекулы любого вещества представляется относительной величиной, показывающей, во сколько раз масса данного атома (молекулы) тяжелее выбранной атомной единицы массы.
Так, относительная атомная масса цинка (Ar) равна 65.38 а.е.м., относительная молекулярная масса воды (Mr) равна 1,008 ∙ 2 + 15,9994 = 18,0154 а.е.м. и т.д.
Однако при решении задач и в расчетах по уравнениям реакций гораздо чаще пользуются понятием «моль».
Моль – это количество вещества, содержащее столько молекул, атомов, ионов, электронов или других структурных единиц, сколько содержится атомов в 12 граммах изотопа углерода 12 C.
Применяя слово «моль», необходимо в каждом случае точно указывать, какие единицы входят в данное вещество. Существует понятия «моль атомов», «моль молекул» и т.д. Масса одного моля взятого вещества называется его молярной массой. Она выражается в г/моль.
Числовое значение молярной массы вещества в г/моль равно относительной молекулярной массе Mr, если вещество состоит из молекул, или относительной атомной массе Ar, если вещество состоит из атомов. Например, молярная масса атомарного кислорода равна ~16 г/моль, молекулярного кислорода ~32 г/моль.
Моль любого вещества содержит совершенно одинаковое количество структурных единиц. Это число называет числом Авогадро, его значение принимают равным 6,02·10 23 .
Часто в химических расчетах используется понятие эквивалента.
Эквивалентом вещества называется такое его количество, которое соединяется без остатка с 1 молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях.
Например, в соединениях HCl, H2S и NH3 эквивалент элементов хлора, серы и азота соответственно равен 1 моль, ½ моля и 1/3 моля. Масса одного эквивалента называется его эквивалентной массой или молярной массой эквивалента.Выражается в г/моль.
Так, в приведенных примерах эквивалентные массы хлора, серы и азота легко подсчитать, используя атомные массы этих элементов, они соответственно равны mэ(Cl) = 35,5 г/моль; mэ(S) = 32:2 = 16 г/моль; mэ(N) = 14:3 = 4,7 г/моль. Из разобранных примеров видно, что эквивалентная масса элемента находится из соотношения
Эквивалентная масса или .
Понятие об эквивалентах и эквивалентных массах распространяется также на сложные вещества. Эквивалентом сложного вещества называется такое его количество, которое взаимодействует без остатка с одним эквивалентом водорода или вообще с одним эквивалентом любого другого вещества.
1. Эквивалентная масса оксида складывается из значений эквивалентных масс, составляющих оксид элементов.
а) Эквивалентные массы металла и кислорода в оксиде ZnO, соответственно, равны половине молярных масс атомов:
б) Валентность серы в оксиде SO3 равна 6, следовательно
2. Эквивалентная масса кислоты равна её молярной массе, деленной на основность кислоты (число атомов водорода в молекуле кислоты).
а) Молярная масса HNO3 равна 63 г/моль. Кислота одноосновная, следовательно .
б) Молярная масса H3PO4 равна 98 г/моль. Основность равна 3.
3. Эквивалентная масса основания равна его молярной массе, деленной на валентность металла, образующего основание.
Молярная масса Mg(OH)2 равна 58 г/моль, валентность цинка 2. .
4. Эквивалентная масса соли равна отношению её молярной массы к произведению валентности металла на число его атомов в молекуле.
а) Молярная масса Na2CO3 равна 106 г/моль. Валентность металла I, число его атомов 2.
5. Эквиваленты одних и тех же сложных веществ и их эквивалентные массы могут иметь различные значения, если их рассматривать не как отдельные вещества, а составные части химических реакций, в которых они участвуют.
| H2CO3 + 2NaOH = Na2CO3 + 2H2O | (1) |
| H2CO3 + NaOH = NaHСO3 + H2O | (2) |
эквивалент H2CO3 и его масса зависит от количества атомов водорода, участвующих в реакции и соответственно равны:
| , – по уравнению (1); | (1) |
| , – по уравнению (2); | (2) |
| Cr(OH)3 + 2HCl = CrOHCl2 + 2H2O; | (3) |
| Cr(OH)3 + 3HCl = CrCl3 + 3H2O; | (4) |
| , – по уравнению (3); | (3) |
т.к. в реакции было замещено только две гидроксидных группы на кислотный остаток.
| , – по уравнению (4); | (4) |
т.к. произошло замещение всех трех гидроксогрупп.
Известно несколько способов определения эквивалента.
I. Прямое или непосредственное определение эквивалента из соединения элементов с водородом или кислородом.
Пример 1. Рассчитать эквивалент железа в его оксиде FeO.
Эквивалент кислорода по определению равен ½ моля атомов, эквивалентная масса кислорода равна 16 : 2 = 8 г/моль. В данном соединении на ½ моля атомов кислорода приходится столько же, т.е. ½ моля атомов железа. Следовательно, эквивалент железа в данном оксиде равен ½ моля, а его эквивалентная масса 56 : 2 = 28 г/моль.
II. Определение эквивалента с помощью закона эквивалентов.
Закон эквивалентов (эквивалентных масс), предложенный в 1803-1814 гг. Дальтоном и Рихтером: Элементы и вещества соединяются друг с другом, а также замещают друг друга, в химических реакциях в строго определенных весовых количествах, прямо пропорциональных их эквивалентам.
Математическая запись закона такова:
где m1 и m2 – массы взаимодействующих элементов или веществ, г;
mЭ1 и mЭ2 – соответственно эквивалентные массы этих веществ, г/моль.
Пример 2. Определить эквивалентную и молярную массы 3-валентного металла, зная, что 0,52 г его при окислении образуют 0,98 г оксида.
Решение. В соответствии с законом эквивалентов
Массу кислорода определим по разности масс оксида и металла
mO = 0,98 – 0,52 = 0,46 г.
Эквивалентная масса кислорода известна, она равна 8 г/моль.
Т.к. валентность металла равна 3, то его молярная масса
Пример 3. Вычислить эквивалентную массу металла, если в его хлориде массовая доля хлора 79,78 %, эквивалентная масса хлора равна 53,45 г/моль.
Решение. Массовая доля w металла в хлориде равна
w = 100 - 79,78 = 20,22 %.
Согласно закону эквивалентов, отношение массы металла и массы хлора в соединении должно быть равно отношению их эквивалентных масс
Пример 4. Определите молярную массу двух валентного металла, если 14,2 г оксида этого металла образуют 30,2 г сульфата металла.
Эквивалентная масса сульфата металла равна .
Согласно закону эквивалентов
Т.к. валентность металла равна 2, то его молярная масса равна:
A = 27,5 · 2 = 55 г/моль.
III. Если в химической реакции одно из участвующих веществ находится в газообразном состоянии, то запись закона эквивалентов выражается формулой
где соответственно m(Me) и mэ(Me) – масса металла и его эквивалентная масса, а V и Vэ - объем вступившего в реакцию газа и объем эквивалентной массы этого газа.
Для расчета объемов реагирующих газов необходимо знание Закона Авогадро и его следствий.
Закон Авогадро (1911): В равных объемах различных газов при постоянных температуре и давлении содержится одинаковое число молекул.
Следствия из закона Авогадро:
1. Один моль любого газа при нормальных условиях (н.у.) –температура 0 ºС и давление 760 мм.рт.ст. занимает один и тот же объем равный 22,4 литра. Этот объем называют – молярным объемом газа VМ = 22,4 л/моль.
2. Один моль любого газа содержит одно и то же число молекул, а именно NA = 6,02 · 10 23 моль -1 .
3. Относительная плотность одного газа по другому равна отношению их молярных (M) или относительных молекулярных масс
На основании этих следствий можно рассчитать количество вещества
Пример 5. Рассчитать массу 3 л хлора, взятого при н.у.
Решение. Т.к. молярная масса хлора (Cl2) равна 35,5 ∙ 2 = 71 г/моль то из соотношения (IV) легко найти массу искомого объема
Пример 6. Сколько молей и сколько молекул содержится в 2,2 г углекислого газа? Какой объем они занимают при н.у.?
Решение. Т.к. молярная масса углекислого газа (СО2) равна 44 г/моль, то
Найдем объем газа при н.у.
Пример 7. Определите массу молекулы газа, если масса 2 л газа (н.у.) равна 0,357 г.
Решение. Исходя из молярного объема газа определим молярную массу газа
Число молекул в 1 моль любого вещества равно постоянной Авогадро. Следовательно, масса молекул газа (m) равна
Первое следствие из закона Авогадро позволяет рассчитать объемы эквивалентных масс различных газов:
Так, если эквивалентная масса водорода равна 1,008 г/моль, то её объем равен
Подобным образом находится объем эквивалентной массы кислорода, который оказывается равным
Пример 8. При растворении 0,506 г металла в серной кислоте выделилось 100,8 мл водорода, измеренного при н.у. Определить эквивалентную массу металла.
Задачу можно решить двумя способами:
а) прямой подстановкой данных в формулу (II).
б) используя формулу (I), откуда
, где mэ(H) = 1,008 г/ моль.
Для решения задачи в этом случае надо найти m(H2). Согласно следствию из закона Авогадро
Теперь найденное значение m(H2) подставим в формулу (I)
Значения эквивалентных масс позволяют определить атомную массу металлов по формуле:
A = тэ · В, (V)
где В – валентность металла
А – его атомная масса, в г/моль.
Если же валентность металла неизвестна, то атомную массу можно определить через удельную теплоемкость. В данных расчетах используется правило Дюлонга и Пти: Произведение удельной теплоемкости простого твердого вещества на его атомную массу для большинства элементов приблизительно одинаково. Полученная величина имеет среднее значение, равное 26,8 Дж/моль·К (6,3 кал/моль·град). Она носит название атомной теплоемкости металлов (СА) и представляет собой количество тепла, необходимого для нагревания 1 моля атомов металла на один Кельвин. Математически это правило имеет вид
| СА = А · С ~ 26,8 Дж/моль·К | (VI) |
где С – удельная теплоемкость металла, Дж/г·К;
А – атомная масса взятого металла, г/моль.
Под удельной теплоемкостью понимается то количество тепла, которое необходимо затратить для нагревания 1 г вещества на 1 Кельвин.
Пример 9. При окислении 0,16 г металла образовалось 0,223 г оксида. Вычислить точную атомную массу металла, зная, что удельная теплоемкость 0,635 Дж/г·К.
Решение. По правилу Дюлонга и Пти найдем приближенное значение атомной массы данного металла
По формуле (1) найдем эквивалентную массу этого металла. Масса кислорода 0,223 г. – 0,16 г. = 0,063 г.
Зная приближенную атомную массу металла и его эквивалентнуюмассу, можно найти валентность этого металла.
Читайте также: