Практическая часть Изучение метода перекристаллизации

Цель работы: Провести очистку пентагидрата сульфата меди (II) перекристаллизацией из насыщенного раствора.

Оборудование и материалы: весы; плитка электрическая; стаканы емкостью 50-100 мл; цилиндр емкостью 10 - 50 мл; воронки стеклянные; колба Бунзена; воронка Бюхнера; насос водоструйный; фильтры бумажные.

Реактивы: CuSO₄∙5Н₂О техн.; вода дист.

Ход работы

1. Вычислить массы воды и 5-водного сульфата меди (CuSO₄∙5Н₂О), которые надо взять для приготовления раствора, насыщенного при 80⁰С, чтобы при его последующем охлаждении до 20⁰С выделилось:

1 подгруппа: 8 г кристаллогидрата;

2 подгруппа: 6 г кристаллогидрата;

3 подгруппа: 10 г кристаллогидрата.

Для расчета воспользуйтесь значением растворимости сульфата меди (II) (см. табл. П-1)

2. Отмерить маленьким цилиндром вычисленное количество дистиллированной воды и перелить в стакан на 50-100 мл.

3. Нагреть воду до начала кипения и растворить при помешивании рассчитанную навеску очищаемой соли.

4. Если в полученном растворе есть нерастворимые примеси, то провести фильтрование горячего раствора, используя воронку для горячего фильтрования или фильтрование при уменьшенном давлении (колбу Бунзена во избежание охлаждения фильтрата следует подогревать на водяной бане). Горячий фильтрат быстро перелить в стакан, не оставляя кристаллы на стенках колбы Бунзена.

5. Периодически помешивая раствор стеклянной палочкой, охладить его до нужной температуры. Выпавшие кристаллы соли (CuSO₄∙5Н₂О) отделить от маточного раствора фильтрованием (фильтр предварительно взвесить). Для ускорения процедуры можно использовать фильтрование с использованием водоструйного насоса.

6. Высушить фильтр с солью на воздухе до постоянной массы. Рассчитать массу полученной соли и определите выход (ή) пентагидрата сульфата меди (11).

7. Оформить результаты, сделать вывод.

Для оформления результатов использовать таблицу:

Расчетные данные			Экспериментальные данные
m (кр-та)., г	m (Н2О)., г	m (кр-та↓)т, г	m (фильтра), г	m (фильтра + кр-та↓), г	m (кр-та↓)пр, г	ή, %

Лабораторная работа 2 определение молекулярной массы углекислого газа и молярных масс эквивалентов веществ

1. Относительной молекулярной массой (далее «молекулярная масса») М_r называется отношение массы молекулы к 1/12 часть массы атома самого легкого природного изотопа углерода ¹²С. Таким образом, относительная молекулярная масса — величина, показывающая, во сколько раз масса молекулы данного вещества больше 1/12 массы изотопа ¹²С, т.е., величина безразмерная. Численно молекулярная масса вещества равна сумме относительных атомных масс всех элементов, образующих данное вещество.

В химических расчетах в качестве основной единицы количества вещества используется моль – количество вещества системы, содержащей столько же структурных элементов (атомов, молекул, ионов, радикалов, электронов т т.д.), сколько содержится атомов в 0, 012 кг изотопа ¹²С. Число структурных элементов, содержащихся в 1 моль любого вещества, называется числом Авогадро (N_A). Его приближенное значение составляет 6,02 * 10²³ моль^-1. Количество вещества n (моль) можно найти по формуле: n = m/M, (1)

где m – масса вещества, г;

М – молярная масса вещества, г/моль.

Молярная масса вещества – это масса одного моля вещества, выражается в г/моль или кг/моль. Численно молрная масса вещества равна его относительной молекулярной массе.

Молекулярные массы газообразных веществ, а также легколетучих жидкостей можно определять, пользуясь законом Авогадро. Согласно последнему, в равных объемах всех газов при одинаковых условиях (температура и давление) содержится одинаковое число молекул. Возьмем равные объемы (например, 1 л) двух различных газов; тогда

m₁ = N₁ · M_r1 и m₂ = N₂ · M_r2,

где m_i – масса взятого объема газа;

N_i – число молекул, содержащееся во взятом объеме;

М_ri – молекулярная масса газа.

Индексы 1 и 2 относятся к первому и второму газам.

По закону Авогадро N₁ = N_2,

Следовательно, (2)

Отношение массы одного газа к массе такого же объема другого газа (при одинаковых р и t) называется относительной плотностью первого газа по второму, т. е.

(3)

Принимая во внимание (2) и (3), полуаем:

M_r1 = M_r2 · D (4)

Аналогично M₁ = M₂ · D (5)

Молекулярную массу какого-либо газа можно рассчитать и в том случае, если известна его относительная плотность по воздуху: М = 29 · D_возд, где 29 — средняя молекулярная масса воздуха.

Таким образом, экспериментальное определение молекулярной массы этим способом сводится к определению относительной плотности данного вещества по водороду, воздуху или другому стандартному газу. Например, масса 1 л азота при н.у. равна 1,25 г, а масса 1 л водорода – 0,09 г. Следовательно относительная плотность азота по водороду:

D_н2 = 1,25/0,09 = 14, откуда M_{r N2} = 2 _* 14 = 28.

Определить молярную массу, а, следовательно, и относительную молекулярную массу газа можно, используя уравнение Менделеева-Клапейрона:

pV = mRT/M, (6)

где V – объем газа при данных условиях, л; р – атмосферное давление, кПа; Т – абсолютная температура, К; R – универсальная газовая постоянная, 8,31 Дж/(моль*К).

2. Можно дать несколько определений понятия эквивалента. Например, для кислотно-основных реакций эквивалент (Э) соответствует количеству вещества, взаимодействующему с 1 г атомов водорода или замещающему 1 г атомов водорода в химических реакциях. Э(Н) = 1.

Более широкое определение:

Эквивалент (Э) - это реальная или условная единица, соответствующая одному иону водорода в кислотно-основных или ионных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях (безразмерная величина).

Моль эквивалентов (n_э) – количество вещества, содержащее 6,02 ^. 10²³ эквивалентов (моль (экв)).

Фактор эквивалентности – величина обратная числу новых химических связей, устанавливаемых одной частицей вещества в ходе химической реакции (определяет, какая часть моля данного вещества взаимодействует с 1 г атомов Н или с 1 моль(экв) любого другого вещества).

Молярная масса эквивалентов (М_э) – масса одного моля эквивалентов (г/моль(экв)).

Молярный объем эквивалентов (V_э) – объем одного моля эквивалентов (л/моль(экв)).

Для расчета молярной массы эквивалентов используют следующие формулы:

- М_э простого вещества – отношение молярной массы атомов вещества (А) к валентности (В): М_э = А/В;

- М_э элемента – отношение молярной массы атомов элемента к валентности: М_э = А/В;

М_э (кислоты) – отношение молярной массы вещества к основности: М_э = М/n_{атомов Н};

М_э (основания) – отношение молярной массы вещества к кислотности: М_э = М/n_{ОН-групп}.

При этом нужно помнить, что при образовании кислых или основных солей в химических реакциях проявляемая основность кислоты или кислотность основания равна, соответственно, числу атомов Н или числу ОН-групп, замещенных в ходе реакции.

М_э (соли) – отношение молярной массы вещества к произведению валентности металла на число его атомов:

М_э = М/(В_{атомов Ме} *n_{атомов Ме}).

В окислительно-восстановительных реакциях: М_э окислителя или восстановителя – отношение молярной массы окислителя или восстановителя к числу приобретенных или потерянных одной молекулой вещества электронов в ходе реакции, соответственно.

Закон эквивалентов: Вещества взаимодействуют друг с другом в количествах, пропорциональных их эквивалентам:

m₁/ m₂ = М_э1/ М_э2 или m₁/ М_э1 = m₂ / М_э2,

Для газообразных веществ: V₁/V_э1 = V₂/V_э2

Из закона эквивалентов следует, что количества моль эквивалентов (n_э) каждого из взаимодействующих и образующихся в реакции веществ, равны, так как

n_э = m/ М_э

или для газообразных веществ: n_э = V/V_э

При расчетах по закону эквивалентов составлять уравнения реакций не требуется.