Тема: установление формулы кристаллогидрата

 

Формула химического соединения показывает, из каких элементов состоит данное вещество и сколько атомов каждого элемента входит в состав его молекулы или формульной единицы. Массовые соотношения элементов в молекулах можно представить как отношение произведе-ний соответствующих атомных масс на число атомов каждого элемента в молекуле, т.е. можно записать:

m₁ : m₂ : m₃ = xA₁ : yA₂ : zA₃,

где m₁, m₂, m₃ – содержание элементов в соединении (%); x, y, z – число атомов этих элементов в молекуле или в формульной единице; А₁, А₂, А₃ – атомные массы элементов. Из этого уравнения следует

что позволяет находить отношение между числами атомов в молекуле.

Пример. Необходимо определить формулу вещества, которое содержит натрий (32,43%), серу (22,55 %) и кислород (45,02 %).

Соотношение чисел атомов в формуле данного соединения:

Если самое меньшее число (0,705) принять за единицу, то данное отношение становится отношением целых чисел:

x: y: z = 2: 1: 4,

следовательно, формула соединения Na₂SO₄. Эта формула будет простейшей, поскольку полученное соотношение может быть выражено также и числами, кратными найденным.

Для установления истинной, или молекулярной, формулы необходимо знать молекулярную (молярную) массу соединения; это позволяет найти истинное соотношение атомов в молекуле. Так, например, бензол содержит углерод (92,3 %) и водород (7,7 %). Найденная из этого состава простейшая формула СН. Но в действительности молекулярная масса бензола, определяемая по плотности его пара, равна не 13 (12 + 1), а 78. Следовательно, истинная формула бензола С₆Н₆.

Кристаллогидратами называются кристаллические вещества, включающие молекулы воды, например гипс CaSO₄·2Н₂О, медный купорос CuSO₄·5Н₂О и т.д. Кристаллогидраты при нагревании теряют кристаллизационную воду, переходя в безводные соли. Пользуясь этим, можно определить содержание воды в кристаллогидрате, а затем, зная формулу безводной соли, рассчитать число молекул воды, присоединяющихся к одной молекуле безводной соли.

Экспериментальная часть

Целью работы является определение количества (моль) воды в кристаллогидрате – медном купоросе.

Ход работы.

1. Взвесить пустой фарфоровый тигель с точностью до 0,01 г. Во взвешенный тигель насыпать 0,5–1 г медного купороса. Тигель с кристаллогидратом снова взвесить.

2. Поместить тигель в нагретую песочную баню на 20–30 минут.

3. Перенести щипцами тигель в эксикатор и охладить.

4. Взвесить охлажденный тигель.

5. Повторить прогревание тигля, снова охладить его в эксикаторе и взвесить. Если масса изменилась не более чем на 0,01 г, прогревание прекратить. По результатам последнего взвешивания заполнить таблицу результатов опыта:

 

Масса пустого тигля, г	Масса тигля с кристаллогидратом, г	Масса кристаллогидрата, г	Масса тигля с веществом после прокаливания, г	Масса безводной соли, г	Масса воды, г

 

6. Вычислить количество воды, приходящееся на один моль CuSO₄, и записать формулу медного купороса, определенную опытным путем.

7. Определить относительную погрешность опыта, исходя из того, что реальная формула медного купороса CuSO₄·5Н₂О.

8. Сделать вывод о проделанной работе.

Дополнительные задания к лабораторной работе

1. Какие вещества называются кристаллогидратами? Приведите примеры кристаллогидратов.

2. Расположите по увеличению количества сульфаты натрия, лития, бария, цезия, если их массы одинаковы.

3. Для чего применяются в химическом эксперименте тигель, эксикатор, песчаная баня.

4. Какова формула соединения водорода с кислородом, если мольное соотношение Н:О = 1:1, а плотность его газа по водороду равна 17?

5. Определить формулу кристаллической соды, если при нагревании 286 г данной соли образовалось 106 г карбоната натрия.

Лабораторная работа №3