Есептеулер: Мына теңдеу бойынша қалыпты жағдайда газ
көлемін V
0
есептеңдер: V
0
Р
0
/Т
0
= VP/T
0
0
C және 101,3 kПа-да 1 л ауаның массасы 1,293 г-ға, ал 1л
сутек массасы -0,089 г-ға тең екенін ескере отырып, құты
көлеміндегі ауа массасын m
3
немесе сутек массасын m
4
есептеңдер.
Бос (ауасыз) құтының тығынмен массасын
табыңдар: m
5
= m
1
- m
3
.
Құты көлеміндегі көміртек диоксидінің массасын
табыңдар: m
6
= m
2
- m
5
.
Ауа бойынша көміртек диоксидінің D
ауа
(CO
2
) немесе сутек
бойынша D
ауа
(Н
2
)(CO
2
) салыстырмалы тығыздығын
анықтаңдар.
Көміртек
диоксидінің
салыстырмалы
молекулалық массасын мына теңдеу бойынша есептеңдер:
M (CO
2
) = 29 D
ауа
(CO
2
).
M (CO
2
) = 2 D(H
2
)(CO
2
).
M (CO
2
) = m
6
(
22,4/V
0
M(CO
2
) = m
6
(T/pV.
Жазуларды мына тәртіппен орналастырған ыңғайлы:
1. Құтының тығынмен және ауамен массасы.
2. Құтының тығынмен және (CO
2
)- мен массасы.
87
3. Құты көлемі (белгіге дейін).
4. Тәжірибе кезіндегі абсолют температура (273+t).
5. Атмосфералық қысым (барометрді лаборанттан
аласыңдар).
6. Қалыпты жағдайға келтірілген ауа көлемі.
7. Құты көлеміндегі ауа массасы.
8. Құты көлеміндегі (CO
2
) массасы.
9. Ауа бойынша (CO
2
) тығыздығы.
10. CO
2
-нің
молярлық
массасы
(салыстырмалы
молекулалық масса). Тәжірибенің абсоютті және
салыстырмалы қателігін анықтаңдар.
3.2. Эквивалент. Эквиваленттер заңы
Химиялық реакциялардағы әрекеттесетін заттардың
эквиваленттігі туралы түсініктер химиядағы негізгі
түсініктердің бірі болып қала береді. Зат мөлшері
физикалық шамасын енгізгеннен кейін “эквивалент”
түсінігінің бұрынғы мазмұны өзгерді. Таза және
қолданбалы химияда Халықаралық одақтың (JUPAC)
ұсынысы бойынша "эквивалент" термині химиктер бұрын
үйренген мағынада емес, қазір мүлдем басқа мағына
береді. Жаңа негізгі бірліктердің енгізілуіне байланысты
зат мөлшерінің өлшем бірлігі - моль, ол химиялық
реакцияларға қатысатын кез-келген нақты (молекулалар,
иондар, электрондар, протондар, радикалдар және т.б.)
немесе шартты (1/5 KМnO
4
; 1/2Ca
2+
ионы және т.б.)
бөлшектерге қолданылады.
Эквивалент деп берілген қышқылдық-негіздік
реакцияда сутектің бір ионына немесе тотығу-
тотықсыздану
реакциясында
бір
электронға
эквивалент бола алатын сәйкес шартты немесе нақты
бөлшекті айтамыз. Осындай мағына "эквивалент"
терминінде ион алмасу және электрохимия әдістерінде
қолданылады. "Эквивалент" терминін қолданған кезде
88
әрдайым оның қандай реакцияға жататындығын
міндетті түрде көрсету керек. Жоғарыда берген
анықтама бойынша эквивалент нақты және шартты
бөлшек болғандықтан, оның өлшем бірлігі моль болады.
1 моль эквиваленттің массасы "эквиваленттің
молярлық массасы" деп аталады, мысалы 1/5 KМnO
4
-тің
1 молінің массасы 31,6 граммды құрайды, яғни ол сандық
мөлшері бойынша қышқыл ортада тотығу-тотықсыздану
реакциясы кезіндегі KМnO
4
-тің грамм-эквиваленті мәніне
сәйкес келеді.
СИ жүйесінің енгізілуіне байланысты массаның
негізгі өлшем бірлігі - килограмм, зат мөлшерінің негізгі
өлшем бірлігі - моль екенін есте сақтау керек, ал грамм-
атом, грамм-моль, грамм-эквивалент, грамм-ион және
олармен сәйкес концентрацияны өрнектейтін (мысалы,
грамм-эквивалент/литр) өлшем бірліктері қазіргі кезде
қолданылмайды.
"Моль - көміртектің
12
С изотопының 0,012
киллограмындағы атомдар санына тең белгілі шартты
бөлшектерден
(құрылым
бірліктерден)
тұратын
жүйенің зат мөлшері." Олар молекулалар, иондар,
электрондар, басқа бөлшектер немесе белгілі бөлшектер
топтары бола алады.
Молярлық масса М - зат мөлшеріне қатысты масса
ретінде анықталады. СИ жүйесінде массаның негізгі
өлшем бірлігі кг/моль, ал практикада г/моль болып
табылады. Сәйкес келетін бірліктерде (кг/моль) молярлық
массаны дұрыс өрнектеуде сан жағынан сол заттың Ar
салыстырмалы атомдық массасына (бұрын атомдық салмақ
немесе атомдық масса деп аталатын) немесе Mr
салыстырмалы
молекулалық
массасына
(бұрын
молекулалық салмақ немесе молекулалық масса деп
аталатын) тең болады.
89
Енді реакцияның негізгі типін (
a
А + (
b
В ( Өнімдер
(1) немесе А + ((
(
/(
(
)В ( Өнімдер (2) түріндегі типін
қарастырайық. (
(
/(
(
қатынасы мына белгімен f
экв
(В)((
(
/(
(
өрнектеледі және оны В затының эквиваленттік
факторы деп атайды.
Бөлшек түріндегі бірге тең немесе одан кіші
эквиваленттік
фактор
берілген
реакцияның
стехиометриясы белгілі болса ғанаесептеуге болатын
өлшеусіз мән болып табылады.
Заттың эквиваленті әрдайым өзгермейтіні және бұл
зат қатысатын реакцияға қатысты өзгеретіні белгілі.
Сондықтан әрқашан сәйкес реакцияны көрсету керек.
Эксперименттік бөлім
ғ 11 жұмыс. Сутек бойынша металл эквивалентінің
молярлық массасын анықтау
Қажетті-құрал жабдықтар мен реактивтер. Сутек
бойынша металдың эквивалентін анықтайтын құрылғы,
технохимиялық таразы, термометр, барометр, 50100 мл
Вюрц құтысы, қысқышымен сифон, 500 мл жазық түпті
кұты және екі айырымымен тығын, жалғайтын резеңке
шлангтер, 400 мл химиялық стакан, 10
H
2
SO
4
немесе
HCl, 0,2-0,3 г металл ұнтақтары (мырыш, магний,
алюминий), құтының түбіне дейін жететін ұзын құйғы,
металдық тұрғы, сүзгі қағазы, құбыр суы.
Эквивалентті, дәлірек айтқанда металл эквивалентінің
молярлық массасын ығысып шыққан сутек бойынша
анықтау үшін металдардың сұйытылған қышқылдар
немесе сілтілермен әрекеттесу реакциясын пайдаланады.
Алынған металдың массасы мен ығысқан сутек көлемін
біле отырып металл эквивалентінің молярлық массасын
есептеуге болады.
Тәжірибені 22-суретте көрсетілген аспапта жүргізеді.
90
Жұмыстың орындалуы. 0,2-0,3 г зерттелетін металды
(мырыш, магний, алюминий) 0,01 г дейінгі дәлдікпен
өлшеп алыңдар. Реакция теңдеуін жазып, одан алынған
металл массасын толық ерітуге 10
тұз немесе күкірт
қышқылдарының қанша
көлемі қажет екенін есептеңдер.
Тәжірибені
орындағанда
реагент
ерітіндісін
артық
мөлшерде
алыңдар.
Егер
алюминиймен
жұмыс
істесеңдер есептеуді 10
сілті
ерітіндісімен жүргізіңдер. Вюрц
құтысының
қабырғалары-на
қышқыл тимейтіндей етіп
22-сурет.
Сутек
бойынша металдардың
эквивалентін анықтауға
арналған құрылғы
ұзын
құйғымен
қышқылды
құйыңдар да, Вюрц құтысын
көлденең жағдайға келтіріп,
металды сүзгі қағазына орап,
құтының
мойнына
салып
қойың-
дар. Жазық түпті құтыға толтырып су құйыңдар да,
аспаптағы қысымды атмосфералық қысымға келтіріңдер.
Ол үшін қысқышты ашып қойғанда екі ыдыста да су
деңгейі бірдей болатындай етіп стаканға су құясыңдар.
Қысқышты жауып стакандағы суды төгіп тастаңдар.
Цилиндрмен 100 мл су өлшеп алып стаканға құйыңдар.
Мұнда сифон ұшы суға батып тұруы керек. Одан соң
қысқышты ашып, Вюрц құтысын тігінен орналастырып
металды қышқылға сілкілеп түсіріңдер. Егер металл нашар
еритін болса, онда ерітіндіні қыздырыңдар. Реакция
аяқталған
соң
реакция
жүрген
құтыны
бөлме
температурасына дейін суығанша күтіп, одан кейін
аспаптағы қысымды атмосфералық қысымға келтіріңдер.
Сутекпен ығыстырылған судың көлемін өлшеп, бөлме
91
температурасын, барометрмен атмосфералық қысымды
жазып алыңдар.
Тәжірибе кезінде ығыстырылған сутек көлемін
стакандағы тәжірибеге дейін және одан кейінгі судың
айырымын есептеу арқылы табасыңдар. Сутек көлемін
қалыпты жағдайға келтіріңдер. Өздерің зерттеп отырған
металл эквивалентінің молярлық массасын сәйкес
есептеулер жүргізе отырып табыңдар.
ғ 12 жұмыс. Металдың салыстырмалы атомдық
массасын оның молярлық жылу сыйымдылығы
бойынша анықтау
Теориялық кіріспе
Бір грамм затты бір градусқа қыздыруға қажетті энергия
мөлшері меншікті жылу сыйымдылық (С) деп аталады.
Осыған сәйкес 1 моль затты бір градусқа қыздыруға
қажетті энергия мөлшері молярлық жылу сыйымдылық
(С
М
) деп аталады. Демек, молярлық жылу сыйымдылық
меншікті жылу сыйымдылықтың молярлық массаға
көбейтіндісіне тең:
С
М
СLМ
(1)
Дюлонг және Пти ережесіне сәйкес көптеген қатты
заттардың
молялық
жылу
сыйымдылығы
26
Дж/градLмоль тең.
С
М
СLМ
26 Дж/градLмоль
(2)
Осылайша металдың меншікті жылу сыйымдылығын
өлшегеннен кейін оның молярлық массасының жуық мәнін
есептеуге болады:
М
26/С г/моль
(3)
г/моль
өрнектелген
молярлық
масса
элементтің
салыстырмалы атомдық массасына тең болады, яғни
металдың салыстырмалы атомдық массасының жуық мәнін
92
есептеуге болады. Жай заттың молярлық массасының
жуық мәнін оның эквивалентінің табылған немесе белгілі
мәніне бөле отырып аламыз:
М/М(f
экв
(Ме)Ме)
n
(4)
n - саны элементтің валенттігіне (В) тең болуы керек. Егер
n бөлшек сан болса, онда нақты валенттілік жалпы n
санына жуық бүтін сан болу керек. Эквиваленттің
молярлық массасының мәнін валенттікке көбейтіп, металл
атомының молярлық массасын табамыз.
Эксперименттік бөлім
Қажетті құрал-жабдықтар мен реактивтер: Ыстыққа
төзімді шыныдан жасалған 3 стакан, қыздырғыш аспап,
(электр плитасы), ұзындығы 12-15 см ағаш немесе шыны
таяқша, суға төзімді металл үлгісі, технохимиялық таразы,
жіп, жылуды ұстап тұратын материал (мақта).
Металдың меншікті жылу сыйымдылығын анықтау
үшін калориметр мен қыздыратын аспап керек. Қарапайым
калориметрді бір-біріне кигізілген әртүрлі көлемдегі
стакандардан жасауға болады (23-сурет). Ішкі стаканға су
құйылады, ал қалғандары жылу өткізбейтін қабат ретінде
қолданылады. Стакандардың арасындағы жылу ұстап
тұратын кеңістікті жақсарту үшін оған мақтаны нығыздап
салып қояды.
Металл түйірін алып, оның бетін зімпара
қағазымен тазартып, 0,01 г дәлдікке дейін
өлшендер. Металды мықты жіп арқылы
шыны
таяқшаға
байлап,
металл
су
жылытқысының түбіне тимейтіндей оның
үстіне орнату керек. Металды қайнап
жатқан судың үстінде 20
23-сурет.
Калориметр
минуттай ұстау керек. Су жылытқысында
қайнап жатқан судың температурасын
өлшеп жазып алыңдар.
93
Осы температураны металл қызатын температура
деп есептеңдер. (t
0
Ме
). Калориметрдің ішкі стаканына өте
дәл өлшенген 100 мл су құйып, оның температурасын
өлшеңдер (t
0
су
). Калориметрді қайнап жатқан су
жылытқысының
қасына
қойып,
қызған
металды
мүмкіндігінше тез калориметрдің стаканына салып, металл
суға толық батып тұратындай, бірақ стакан түбі мен
қабырғаларына
тимейтіндей
орналастырыңдар.
Калориметрді қайнап жатқан су жылытқысынан алып
тастап суды термометрмен абайлап үздіксіз араластыра
отырып, температураның өзгеруін бақылаңдар. Есептеуді
температура максимумға жеткенше әрбір 30 секунд сайын
жүргізіңдер, одан соң темература түсе бастайды.
Тәжірибені бірнеше рет (кемінде 2 рет) жасаңдар.
Есептеу үшін орташа мәнді алыңдар. Металдың меншікті
жылу сыйымдылығын теңдік бойынша есептеңдер:
Q(берілетін)
Q(алынатын)
С
Ме
М
Ме
(t
Me
-
)
C
су
М
су
(
-t
me
)
Мұндағы Ө жылу балансы орнағаннан кейінгі температура.
С
ме
және С
су
сәйкесінше металл мен судың меншікті
жылу
сыйымдылығы.
Табылған
меншікті
жылу
сыйымдылығы бойынша Дюлонг пен Пти ережесін
қолдана отырып, оның эквивалентінің атомдық және
молярлық массасын жуық шамамен есептеңдер, металдың
валенттігін анықтап, дәл атомдық массасын есептеңдер.
Табылған атомдық массаның мәнін анықтамалық
берілгендермен салыстырыңдар.
Дюлонг пен Пти ережесіне сүйене отырып қандай
металдардың атомдық массаларын қанағаттанарлық
дәлдікпен анықтауға болады? Тәжірибе барысында
металдың атомдық массасын анықтау дәлдігін арттыру
үшін қандай шаралар қолдану керек? Атомдық масса,
валенттілік және металл эквивалентінің молярлық массасы
94
арасындағы байланысты сипаттайтын математикалық
өрнектерді жазыңдар.
4. ОТТЕК
ғ 13 жұмыс. Оттек
Қажетті-құрал жабдықтар мен реактивтер: Спирт
шамы, сынауықтар, газометр, технохимиялық таразы,
металдық тұрғы, газ шығаратын түтік, 150-200 мл шыны
ыдыс, шыны ыдысқа қақпақ ретінде қолданылатын шыны
пластинка, KMnO
4
, KNO
3
, көмір түйіршіктері, күкірт және
фосфордың ұнтағы, ағаш таяқшалар, қысқыш.
1. Оттек алу. Газометр. Жеке сынауыққа калий
перманганатының немесе нитратының аз мөлшерін салып
қыздырып, одан оттектің бөлінетінін дәлелдеңдер
(қалайша?). Осыған сәйкес реакция теңдеуін жазыңдар.
Лаборатория жағдайында басқа қандай жолдармен оттекті
алуға болады? Әр әдістің кемшілігі мен артықшылығын
түсіндіріңдер. Сәйкес реакция теңдеулерін жазыңдар.
Лабораторияда, өндірісте оттекті көбінесе болат
баллондарда (көк түске боялған) сақтайды. Аз мөлшердегі
оттекті шыны газометрде сақтауға болады (13-сурет).
Газометрді
оттекпен
толтыру.
Газометрді
оттекпен толтыру үшін қаншалықты KMnO
4
керек екенін
есептеңдер. Есептелген мөлшердегі KMnO
4
өлшеп алып,
оны сынауыққа (немесе ретортаға) салып, аузын ұзын газ
шығаратын түтігі бар тығынмен жабыңдар. Оны тұрғыға
бекітіп, KMnO
4
бар сынауықты қыздырыңдар да, оттек
бөлінгеніне көз жеткізгеннен кейін (қалайша?) газометрдің
төменгі тубусынан тығынды шығарып алып газометрге (1)
тубус арқылы газ шығаратын түтіктің ұшын жалғаңдар.
Газометрде жиналған оттекке сәйкес оның ашық (4)
тубусынан ондағы су ығысып шығады. Газометрді оттекке
толтырғаннан кейін тубустан газ шығаратын түтікшені
95
суырып алып, оны тығынмен жауып, құйғыға (3) су
құйыңдар. Газометрден оттекті алу үшін (1) және (2)
шүмектерді ашу қажет. Құйғыдан бөтелкеге келетін су
одан оттекті ығыстыра отырып (1) шүмектен ағып
шығады. Оттекті алар кезде әрқашан құйғының суға толып
тұруын қадағалау керек.
2. Оттектің молекулалық массасын анықтау.
Құрылғыны
жинап
(24-сурет)
және
оның
герметикалығын тексеру керек.
Құрғақ сынауықты (1) 0,01 г-
ға дейінгі дәлдікпен өлшеп
алыңдар. Осы сынауыққа
аздап KClO
3
(Бертолле тұзы)
салып, оны да осындай
дәлдікпен
өлшеу
керек.
Бертолле тұзы 0,30,4 г-дай
болуы керек. Осы сынауыққа
катализатор ретінде аз
ғана
24-сурет. Оттектің
молекулалық массасын
анықтау
(0,10,2 г) MnO
2
қосып, тағы
да
өлшеңдер.
Абайлап
шайқап, сынауықтың ішін-
дегілерін араластырыңдар.
(2) құтыны (3) тамшыуыр арқылы (тамшыуыр көлемі 100
мл) 2/3 көлемге дейін ас тұзының қаныққан ерітіндісімен
толтырыңдар (неліктен оттекті ас тұзының қаныққан
ерітіндісінің үстінде жинайды?).
Құтыға KСlO
3
бар сынауықты жалғаңдар. Тамшуыр
мен құтыдағы ерітінді деңгейі бірдей болуы керек, мұнда
ерітінді тамшуырдың тек төменгі бөлігінде ғана болуы
керек. Тамшуырдағы ерітіндінің қандай деңгейде
тұрғанын жазып алу керек. Сынауықты абайлап қыздырып,
тамшуыр мен құтыдағы ерітінділердің деңгейлері әрдайым
бірдей болатындай етіп тамшуырды баяу түсіріңдер.
96
Тамшуырдағы сұйық деңгейінің өзгеруі тоқтаған кезде,
қыздыруды
тоқтатып,
қондырғыны
бөлме
температурасына дейін суытып, құты мен тамшуырдағы
сұйықты бір деңгейге келтіріп, тамшуырдың көрсеткішін
жазып алыңдар. Бөлінген оттектің көлемін тәжірибеге
дейінгі және кейінгі тамшыуыр көрсеткішінің айырымы
арқылы
анықтаңдар.
Сынауықты
өлшеп,
масса
айырмашылықтары бойынша бөлінген оттек массасын
табыңдар. Барометрлік қысым мен ас тұзы ерітіндісінің
температурасын жазып алыңдар.
Оттектің молекулалық массасын Менделеев
Клапейрон теңдеуі бойынша есептеңдер. Есептеу кезінде
бөлінген оттектің қысымы тәжірибе температурасындағы
барометрлік қысым мен қаныққан NaCl ерітіндісінің
үстіндегі су буының тығыздығының айырымына тең
екендігін ескерген жөн. Осы тәжірибенің салыстырмалы
қателігін есептеңдер.
3. Оттекгің қасиеттері.
а)
Атомарлық
және
молекулалық
оттектің
тотықтырғыш
қасиеттерінің
айырмашылықтары.
Құрғақ сынауық алып, оны 1/5 бөлікке дейін калий
нитратымен толтырыңдар.
25-сурет.
Бөлініп
жатқан
сәттегі
Оны темір тұрғыға ұстатып, тік
қойып, ішіндегі тұз балқығанша
қыздырыңдар.
Нені
байқауға
болады? Балқыған массадан газ
түйіршіктері бөліне бастағанда отқа
қыздырылған
көмір
түйірін
сынауыққа салыңдар (25-сурет).
Қыздыруды тоқтатып, оттек
бөлінген
кезде
көмірдің
қалай
жанатынын
бақылаңдар
(Абайландар!). Көмір жанып біткен
97
оттекте
көмірдің
жануы
кезде сынауыққа күкірт түйірін
салыңдар. Күкірттің молекулалық
(газометрден)
және
атомарлық
оттекте жануының айырмашылығын
байқаңдар.
б) Таза оттек пен ауаның тотықтырғыш қасиеттерінің
айырмашылықтары. Банканың шегіне дейін сумен
толтырып, бетін шыны пластинкамен жауып, төмен
қаратып суы бар астаушаға салыңдар да бетіндегі шыны
пластинканы алып тастаңдар. Газометрден банкаға газ
шығатын түтікті әкеліңдер. Банканы оттекпен толтырып,
оның ішіне аздап су қалдырыңдар да (не үшін?) ауызын
шыны пластинкамен жауып судан шығарыңдар. Темір
қасыққа көмірдің кішкене түйірін салып, оны жалында
жағып алып, жанған кезде оттек бар банкаға біртіндеп
салыңдар (26-сурет). Күкірттің ауада және оттекте жану
қарқындылығын салыстырыңдар. Жанып болғаннан кейін
қасықты банка түбіндегі суға батырып, күкірттің судағы
жану өнімін еріту үшін ыдысты жақсылап шайқаңдар.
Күкірттің орнына қызыл фосфор және алдын ала жағылған
26-сурет.
Заттардың оттекте жануы
ағаш шыбығын алып осы
тәжірибені
қайталаңдар.
Оттек бар ыдысқа темір
қысқышпен ұстай отырып
алдын ала жағылған магний
жолағын салыңдар (жанып
жатқан магнийге ұзақ
уақыт қарамау керек,
себебі ол көзге зиянды!).
Күкірттің, фосфордың, маг-
нийдің
оттекте
жану
өнімдері
98
қосылыстардың қандай түріне жатады? Осы заттар сумен
әрекеттескенде
не
түзіледі?Жорамалдарыңды
индикатордың көмегімен тексеріңдер. Сәйкес реакция
теңдеулерін жазыңдар.
4.Озон. Алынуы және қасиеті. 13-суреттегідей
газометрді
27-сурет. Озон алынудың
сызбанұсқасы
толтырыңдар. Индукциялық
катушканы қосып озонатор
арқылы газометрден оттек
жіберіңдер
(27-сурет).
Озонның түзілу реакциясын
жазыңдар. Бірнеше тамшы
крахмал тамызылған калий
иодиді ерітіндісі арқылы
озонды
жібере
отырып,
озонның
қасиетін
зерттеңдер. Озонның иісі
қандай?
Үш сынауыққа 1-2 мл калий йодиді, индиго, марганец
сульфаты ерітінділерін құйыңдар. Сыйымдылығы 100-150
мл құтыға 5 г (NH
4
)
2
S
2
O
8
және 10 мл концентірлі азот
қышқылын құйыңдар да, құтыны газ шығаратын түтігі бар
тығынмен жауып, оны әлсіз жалында қыздырып, бөлініп
жатқан газды үш ерітінді (KJ, индиго, H
2
SO
4
) арқылы
өткізіңдер. Әрбір ерітіндіде болып жатқан өзгерістерді
бақылаңдар.
Реакция
теңдеуін
жазыңдар.
Осы
реакцияларда озон қандай роль атқарады? Озон
молекуласының құрылысын жазыңдар.
Достарыңызбен бөлісу: |