Название: Общая химия(Апарнев А.И)

Жанр: Химия

Просмотров: 1775


1. химический эквивалент

 

Эквивалент (Э) – это реальная или условная частица вещества, способная соединить или заместить 1 моль ионов водорода в реакциях присоединения и замещения или ионообменных реакциях или принять (отдать) 1 моль электронов в окислительно-восстановительных реакциях. Эквивалент – безразмерная величина, состав которой выражают с помощью химических формул и символов.

Моль эквивалентов – количество вещества, содержащего 6,02×1023 эквивалентов. Массу одного моля эквивалентов называют молярной массой эквивалентов вещества (Мэ). Единица измерения – г/моль.

При определении эквивалента вещества необходимо исходить из конкретной реакции, в которой участвует данное вещество. Например, из уравнения реакции

3NaOH + H3PO4 = Na3PO4 + 3H2O

следует, что одному иону водорода соответствует одна молекула NaOH, одна молекула Н2О, 1/3 молекулы Н3РО4 и 1/3 молекулы Na3РО4.

Следовательно, Мэ(NaOH) = М (NaOH) = 40 г/моль; Мэ(Н3РО4) =

= 1/3М(Н3РО4) = 32,67 г/моль; Мэ(Na3PO4) = 1/3M(Na3PO4) = 54,67 г/моль.

Число, обозначающее, какая доля от реальной частицы эквивалентна одному иону водорода или одному электрону, называют фактором эквивалентности (fэ). В рассмотренном примере fэ(NaOH) = 1, fэ(Н3РО4) = fэ(Na3РО4) = 1/3.

Для окислительно-восстановительных реакций используют понятие «эквивалентное число» (Z), которое равно числу электронов, присоединенных одной молекулой окислителя или отданных одной молекуле восстановителя.

Для расчета молярной массы эквивалентов вещества используют следующие формулы:

 

где х – число атомов металла или неметалла; z – основность кислоты или кислотность основания, соответствующие кислотному или основному оксиду. В – валентность металла.

Для вычисления объема моля эквивалентов (Vэ) газов необходимо знать число молей эквивалентов в одном моле газа. Так, Мэ(Н2) =

= 1 г/моль, что в два раза меньше массы моля, следовательно, объем моля эквивалентов водорода в два раза меньше объема моля (при н.у.) и составит Vэ(Н2) = Vm : 2 = 11,2 л. Аналогично, Мэ(О2) = ¼ М(О2) =

= 32 : 4 = 8 г/моль, отсюда объем одного моля эквивалентов кислорода в четыре раза меньше его молярного объема и составляет 5,6 л.

Суть закона эквивалентов заключается в том, что вещества взаимодействуют друг с другом в эквивалентных соотношениях:

.

Для реагирующих веществ, находящихся в растворе, закон эквивалентов удобно представить в виде

Сэ(А) V(A) = Cэ(В) V(В),

где  Сэ(А) и Сэ(В) – молярные концентрации эквивалентов растворов

А и В, моль/л; V(A) и V(B) – объемы реагирующих веществ, л.

 

примеры решения задач

 

1. Идентифицируйте металл, если при растворении 0,1257 г металла в кислоте выделилось 50,42 мл водорода (н.у.) и образовался ион металла со степенью окисления +2.

Решение. Если одно из веществ находится в газообразном состоянии, то его количество выражают в объемных единицах, и тогда согласно закону эквивалентов получаем следующую зависимость:

В результате получаем: ,  Мэ(Ме) = 27,92 г/моль.

Так как искомый металл проявляет степень окисления +2, то его молярная масса составит: ММе = Мэ × n = 27,92 × 2 = 55,84 г/моль, где

n – число отданных электронов металлом. Искомый металл  – железо.

2. Какую массу цинка растворили в кислоте, если объем выделившегося водорода при Т = 291 К и парциальном давлении водорода 97,83 кПа равен 113 мл?

                Решение. Находим объем, который занимают 113 мл водорода при н.у. Согласно закону Менделеева-Клапейрона объем Н2 при н.у. составит:

мл.

Зная, что молярная масса эквивалента цинка равна 32,69 г/моль и объем одного моля эквивалентов водорода при н.у. равен 11,2 л, по закону эквивалентов получим:

 г.

Следовательно, в кислоте растворили 0,3 г цинка.

3. При сгорании металла образуется его оксид массой 9,43 г. Молярная масса эквивалента оксида метала равна 17 г/моль. Какая масса металла вступила в реакцию?

Решение. Учитывая, что Мэ(оксида металла) = Мэ(кислорода) +

+ Мэ(металла), можно найти молярную массу эквивалента металла:

 

Мэ(металла) = Мэ(оксида металла) – Мэ(кислорода) = 17–8 = 9 г/моль.

 

По закону эквивалентов найдем количество металла, вступившего в реакцию:

.

Откуда  mметалла = 4,99 г.

4. На нейтрализацию 1,96 г серной кислоты израсходовано 1,12 г гидроксида калия. Вычислить молярную массу эквивалента серной кислоты.

Решение. Находим, в каком мольном соотношении прореагировали вещества:

моль;

 моль.

Следовательно, реакция протекает с образованием кислой соли по уравнению:

H2SO4 + KOH = KHSO4 + H2O.

Из уравнения реакции следует, что только один атом водорода в молекуле серной кислоты замещается на металл.

Следовательно,  Mэ(H2SO4) = M(H2SO4) = 98 г/моль.

5. Металл образует два хлорида, содержащих соответственно 73,86 и 84,96 \% (масс.) металла. Вычислите молярные массы эквивалентов металла в каждом соединении.

Решение. Вычислим содержание хлора в первом хлориде, приняв массу хлора за 100 \%:

100 – 73,86 = 26,17 \%,

т.е. на 73,86 частей массы металла приходится 26,14 частей массы хлора или на 73,86 г металла приходится 26,14 г хлора.

Зная, что молярная масса эквивалента иона хлора равна 35,5 г/моль, определим молярную  массу эквивалента металла в первом хлориде по закону эквивалентов:

отсюда

 г/моль.

 

Аналогично, на 84,96 г металла приходится 15,04 г хлора во втором хлориде. Oтсюда находим молярную массу эквивалента металла во втором хлориде:

 

Мэ(Ме) = 84,96× 35,5 /15,04 = 200,5 г/моль.