Математически закон эквивалентов для условной реакции вида

А + В  С + D

можно выразить различными способами, например:

или .

Если один из участников реакции – газ, а другой – твердый реагент, то формула, выражающая закон эквивалентов, принимает вид

.

В химических расчетах при необходимости осуществить переход от н.у. к другим физическим условиям (или наоборот) используется выражение объединенного га­зового закона:

,

где P ⁰, V ⁰, T ⁰ – давление, объем и температура при н.у.; Р, V, T – те же параметры данного количества газообразного вещест­ва при других условиях.

Если газообразная фаза представляет собой смесь нескольких газов, химически не взаимодействующих друг с другом, то общее давление такой смеси Р можно определить по закону Дальтона:

Р = Р₁ + Р₂ + Р₃ + … ,

где Р – общее давление; Р₁, Р₂, Р₃ … – парциальные давления газов 1, 2, 3 … .

Парциальным давлением газа Р_i в смеси называется давление, которое производил бы этот газ, если бы при тех же физических условиях он занимал объем всей газовой смеси.

Порядок выполнения работы

Приборы и реактивы: штатив, бюретки, пробка, резиновые трубки, сосуды Ландольта, цилиндр мерный, воронка, бумага фильтровальная, раствор серной кислоты (H₂SО₄) = 20 % мас., исследуемый металл, вода дистиллированная, термометр, барометр.

Х о д р а б о т ы

Прибор для определения молярной массы эквивалента металла эвди­ометр (см. рис. 1) состоит из двух бюреток, укрепленных в лапках штатива и соединенных резиновой трубкой. Сообщающийся сосуд заполняют водой до половины объема бюреток. К одной из бюреток через отводную трубку присоединяют сосуд Ландольта, который представляет собой двухколенчатую про­бирку. В сосуде проводят реакцию между кислотой и металлом. Другая бю­ретка служит емкостью для приема воды, вытесняемой выделяющимся при реакции водородом.

Рис. 1. Эвдиометр:

1, 2 – бюретки; 3 – сосуд Ландольта; 4 – штатив; 5 – пробка; 6 – резиновые трубки

Объем выделившегося водорода определяют по разности уровней воды в одной из бюреток до и после опыта. Давление газа в закрытой бюретке будет равно атмосферному давлению, если вода в обеих бюретках находится на одном уровне.

Проведение эксперимента

1. Получить у лаборанта навеску исследуемого металла (известно, что валентность металла равна двум). Массу навески записать в таблицу формы 1.

2. С помощью мерного цилиндра отмерить 5 см³ раствора серной кислоты с концентрацией 20 % мас.

3. Взять сухой сосуд Ландольта и в одно из его колен осторожно поместить навеску металла.

4. Перелить отмеренный раствор Н₂SO₄ в другое колено сосуда Ландольта.

5. Смочить пробку 5 (см. рис. 1) водой и присоединить сосуд Ландольта.

6. Проверить установку на герметичность: отсоединить бюретку 2 (см. рис.1) и переместить её вверх или вниз (уровень жидкости в бюретке 1 должен меняться соответствующим образом).

7. Выровнять уровни жидкостей в обеих бюретках и измерить первоначальный объем воды в бюретке 2 (V₁, см³). Отсчет производить по нижнему мениску жидкости с точностью до 0,1 см³. Значение V₁ записать в таблицу формы 1.

8. Наклонив сосуд Ландольта, прилить кислоту к металлу.

9. Наблюдать выделение водорода и вытеснение воды из бюретки. По окончании реакции, соединив бюретки, как в п.7, измерить конечный объем воды (V₂, см³). Значение V₂ записать в таблицу формы 1.

10. Опыт повторить с другой навеской.

11. С помощью термометра измерить температуру Т, а с помощью барометра определить давление Р в лаборатории. Результаты измерений записать в таблицу формы 1.