53

МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ

ФЕДЕРАЦИИ

ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ И КАДРОВОЙ ПОЛИТИКИ

Федеральное государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

“Саратовский государственный аграрный университет

имени Н.И. Вавилова”

ХИМИЯ

Методическое руководство

к лабораторным работам

для студентов очной и заочной форм обучения

инженерных специальностей.

Часть вторая

Саратов 2004

Химия: Методическое руководство к лабораторным работам для студентов очной и заочной форм обучения инженерных специальностей. Часть вторая / Сост. Н.Л. Акмаева, А.А. Кольцов, Е.И. Хомяков, Н.Ф. Горбачева; Сарат. гос. аграрный ун-т им. Н.И. Вавилова. Саратов, 2004.

В четвертом разделе (авт. доцент Акмаева Н. Л.) даны основные понятия химии, молярная масса, молекулярная масса, моль, молярный объём, основные газовые законы. Приведена методика определения молекулярной массы газа. Даны вопросы для самоконтроля и задачи для самостоятельной работы.

В пятом разделе (авт. доцент Хомяков Е. И.) даны основные представления о растворах, методах приготовления растворов, способах выражения концентрации растворов. Приведена методика определения концентрации раствора щелочи методом титрования. Даны вопросы для самоконтроля и задачи для самостоятельной работы.

В шестом разделе (авт. доцент Кольцов А. А.) представлены общетеоретические вопросы, касающиеся жесткости воды, методах определения и устранения её. Даны методики определения временной и общей жесткости. Приведены вопросы для самоконтроля и задачи для самостоятельного выполнения.

В седьмом разделе (авт. доцент Горбачева Н. Ф.) кратко изложены теоретические вопросы, касающиеся понятия степени окисления, сущности окислительно-восстановительных реакций и закономерностей их протекания; приведена методика количественного определения восстановителя методом перманганатометрии; предложены вопросы для самоконтроля, задачи и упражнения для самостоятельного решения.

Раздел 4

Определение молекулярной массы газа.

Цель работы:усвоить понятия: химический элемент, простое и сложное вещество, молярная масса, молекулярная масса, моль и молярный объем, ознакомиться с газовыми законами. Освоить экспериментальный метод определения молярной массы газа с применением уравнения Менделеева – Клапейрона при расчете молярной массы газа.

Теоретическая часть.

Химический элемент – это определенный вид атомов с положительным одинаковым зарядом ядра. В результате соединения атомов одного и того же элемента образуется простое вещество.

Соединение атомов различных элементов приводит к образованию сложных веществ.

Химическая формула выражает качественный и количественный состав соединения (СО₂, N₂, HCl).

Массы атомов и молекул чрезвычайно малы и неудобны для расчетов.

Масса самого легкого атома – атома водорода m_a (Н) = 1,674 ∙10^-27 кг, а масса углерода m_a(С) =1,993 ∙10^-26 кг.

За атомную единицу массы (а. е. м.) принята 1/12 часть массы атома изотопа ¹²₆С,

1 а.е.м.=1/12 ∙ m_a(С) ==1,667∙10^-27кг

В химии для удобства пользуются не абсолютными значениями масс атомов элементов (m_a), а относительными массами (А_r). Относительной атомной массой (А_r) химического элемента называется отношение массы

его атома к 1/12 массы атома изотопа углерода

В соответствии с этим:

A_r (H) ==1,0079– величина безразмерная.

Относительной молекулярной массой (M_r) вещества называется отношение массы его молекулы к 1/12 массы атома изотопа углерода . Молекулярная масса равна сумме атомных масс всех элементов, входящих в соединение с учетом числа атомов каждого элемента в формуле.

Например:

M_r (H₂SO₄) = 2 ∙1,008 + 32,06 + 15,99 ∙ 4 = 98,23

M_r=98,23

M_r (H₂O) = 2 ∙ A_r (H) + A_r (O) =2 ∙ 1,0079+15,99 = 18,0058

Единицей измерения количества вещества (ν) в CИ является моль.

Моль – это количество вещества, содержащее столько же молекул атомов, ионов, электронов и др. структурных единиц, сколько атомов содержится в 0,012 кг изотопа углерода .

Например 1 моль СО₂ содержит:

1 моль молекул СО₂;

1 моль атомов С;

2 моль атомов О;

22 моль электронов;

3 моль атомных ядер.

Число атомов (N) углерода в 0,012 кг углерода легко определить, зная массу одного атома углерода (1,993∙10^-26кг).

Это число называется постоянной Авогадро и обозначается (N_А ). Масса 1 моль вещества, выраженная в единицах массы, называетсямолярной массой(М) и равна отношению массыmэтого вещества к его количеству:

[кг/моль или г/моль]

Масса 1 моль вещества в граммах численно равна его относительной молекулярной массе.

Например:

М (H₂SO₄) = 98 г/моль,

M_r(H₂SO₄) = 98

Газовые законы.

Газовое состояние характеризуется тем, что молекулы (атомы) газа свободно движутся в объеме больше, чем объем самих частиц. Слабое межмолекулярное взаимодействие обуславливает малую плотность газов, стремление к бесконечному расширению и способность оказывать давление на стенки сосудов препятствующие этому стремлению

При малых давлениях и высоких температурах все газы ведут себя приблизительно одинаково.

Газ называется идеальным, если размеры молекул газа столь малы, что их собственным объемом можно пренебречь. Средние расстояния между молекулами велики по сравнению с размерами молекул, а силы межмолекулярного взаимодействия малы.

Для идеального газа нетрудно установить связь между давлением, температурой и объёмом.

Состояние газа характеризуется давлением, объемом, температурой.

В международной системе единиц (СИ):

1. Единицей объема (V) является м³, допускаются внесистемные единицы литр (л), миллилитр (мл).

1м ³= 1000л, 1л = 1000мл (см³)

2. Температура (Т) измеряется в Кельвинах (Т = 273 + t⁰ C)

3. Давление (Р) измеряется в Па, кПа. Соотношение между единицами различных систем:

1атм=760мм рт.ст.=101325Па =101,325кПа = 1,0133∙10⁵Н/м².

Сравнивать объемы газов можно только при одинаковых (равных) условиях. Обычно ими являются:

температура Т₀= 273К (0⁰С), и

давление Р₀= 101,325кПа (760 мм рт.ст., 1атм.)

Эти условия состояния газа называют нормальными условиями(н.у.). Объем газа при нормальных условиях обозначается V_0.