Главная | Случайная

КАТЕГОРИИ:






ЭКВИВАЛЕНТЫ ПРОСТЫХ И СЛОЖНЫХ ВЕЩЕСТВ.

ЗАКОН ЭКВИВАЛЕНТОВ

 

Эквивалентом называют реальную или условную частицу, которая может замещать, присоединять, высвобождать или быть каким-либо другим способом эквивалента одному иону водорода в кислотно-основных или ионообменных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

Масса 1 эквивалента вещества (элемента) называется его молярной (атомной) массой эквивалента (Мэкв), выражается в г/моль∙экв. В отличие от относительной атомной массы Аr атомная масса эквивалента элемента Э в его различных соединениях – величина переменная. Рассчитать ее можно по формуле: Мэкв = Аr/В, где В – валентность или степень окисления элемента в данном соединении. Так, молярная масса эквивалента железа в его дихлориде и трихлориде составляет соответственно 56/2= 28 и 56/3 ≈ 19 соответственно.

Эквивалентом соединения называют такое его количество, которое взаимодействует без остатка с одним эквивалентом водорода или вообще с одним эквивалентом любого другого вещества.

Фактор эквивалентностичисло, показывающее, какая доля реальной частицы Х эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в данной окислительно-восстановительной реакции, обозначается как fэкв(Х). Рассчитывается, как

fэкв(кислоты)=1/основность;

fэкв(основания)=1/кислотность;

fэкв(соли)=1/число катионов∙валентность Ме;

fэкв(окислителя)=1/число принятых ē;

fэкв(восстановителя)=1/число отданных ē.

 

Молярная масса эквивалента вещества Х равна произведению фактора эквивалентности вещества Х на его молярную массу. Мэкв(Х)=fэкв(Х)·М(f). Значит,

Мэкв(NaOH)=1∙40 = 40 г/моль∙экв;

Мэкв2SO4)=1/2·98 = 49 г/моль∙экв;

Мэкв(Al(NO3)3)=1/3∙213= 71 г/моль∙экв.

 

Как для элементов, так и для сложных веществ применим закон эквивалентов: «Вещества взаимодействуют друг с другом в эквивалентных количествах», или «массы реагирующих веществ пропорциональны их эквивалентам или молярным массам эквивалентов (объемов): m1/m2 = Mэкв1экв2.

 

Пример 1. Определите молярные массы эквивалента серы в сероводороде, диоксиде серы и триоксиде серы.

Решение.

Исходя из состава сероводорода H2S и оксидов серы SO2 и SO3 находим, что степень окисления серы в них равна -2, +4, +6 соответственно. Тогда из соотношения Мэкв = Аr/В находим, что молярная масса эквивалента серы равна: 32/2 = 16; 32/4 = 8; 32/6 = 5,33 соответственно.

 

Пример 2. На восстановление 7,09 г оксида двухвалентного металла требуется 2,24 л водорода, измеренного при нормальных условиях (н.у.). Вычислить молярные массы эквивалента оксида и металла. Чему равна атомная масса металла?

Решение.

Согласно закону эквивалентов массы (объемы) реагирующих друг с другом веществ m(А) и m(В) пропорциональны их молярным массам эквивалентов (объемам):

(1)

. (2)

Если одно из веществ находится в газообразном состоянии, то его количество измеряется в объемных единицах (см3, л, м3, мл).

 

Объем, занимаемый при данных условиях молярной или молярной массой эквивалента газообразного вещества, называется молярным или соответственно эквивалентным объемом этого вещества. Молярный объем любого газа при н.у. равен 22,4 дм3. Отсюда эквивалентный объем водорода, молекула которого состоит из двух атомов, т.е. содержит два моля атомов водорода, равен 22,4:2 = 11,2 дм3. В формуле (2) отношение mН2экв2)заменяем равным ему отношением VH2/Vэкв(H2), где VH2 – объем водорода,Vэкв(H2) - эквивалентный объем водорода:

(3)

Из уравнения (3) находим молярную массу эквивалента оксида металла

Согласно закону эквивалентов

Mэкв(MeO) = Mэкв(Me) + Mэкв(O), отсюда

Mэкв(Me) = Mэкв(MeO) – Mэкв(O) = 35,45 – 8 = 27,45 г/моль·экв.

Молярная масса металла определяется из соотношения

Мэкв(Ме) = М(Ме)/В, где Мэкв(Ме) – молярная масса эквивалента металла, М(Ме) – молярная масса металла, В – стехиометрическая валентность элемента; М(Ме) = Мэкв(Ме)∙В = 27,45·2 = 54,9 г/моль. Так как атомная масса в а.е.м. численно равна молярной массе, выражаемой в г/моль, то искомая масса металла 54,9 а.е.м.

Пример 3.Вычислить молярные массы эквивалентов Н2SO4 и Аl(ОН)3 в реакциях, выраженных уравнениями:

1) Н2SO4 + КОН = КНSO4 + Н2О,

2) Аl(OH)3 + HCl = Al(OH)2Cl + Н2О,

3) Аl(OH)3 + 3HNO3 = Al(NO3)3 + 3H2O.

Решение.

Молярная масса эквивалента сложного вещества, так же как и молярная масса эквивалента элемента, может иметь различные значения и зависит от того, в какую реакцию обмена вступает это вещество.

В реакции (1) в молекуле кислоты замещается 1 ион водорода, следовательно, fэкв2SO4) = 1, поэтому Мэкв2SO4) = М(Н2SO4) ∙1 = =98·1 = 98 г/моль∙экв.

В реакции (2) происходит замещение одной гидроксильной группы, поэтому fэкв(Аl(OH)3) =1, Мэкв(Аl(OH)3) = 78·1= 78 г/моль∙экв.

В реакции (3) происходит замещение трех гидроксильных групп, следовательно, fэкв(Аl(OH)3) =1/3, а Мэкв(Аl(OH)3) = 78·1/3 = 26 г/моль∙экв.

Пример 4.При восстановлении 1,6 г монооксида некоторого металла водородом образовалось 0,36 г воды. Определите молярную массу эквивалента металла и формулу оксида.

Решение.

Определим молярную массу эквивалента оксида, используя математическое выражение закона эквивалентов и учитывая, что молярная масса эквивалента воды равна сумме молярных масс эквивалентов водорода и кислорода, т.е. 9:

откуда

Молярная масса эквивалента металла равна разности между молярной массой эквивалента оксида и молярной массой эквивалента кислорода:

Мэкв(Ме) = Мэкв (оксида) – Мэкв (О) = 40 – 8 = 32.

Исходя из состава оксида (МеО), степень окисления металла в нем равна двум. Тогда из соотношения Мэкв = Аr/В находим атомную массу металла:

Аr = Мэкв ∙В = 32·2 = 64. Это – медь (АCu = 63,5 ≈ 64).

Следовательно, формула оксида CuO.

<== предыдущая лекция | следующая лекция ==>
ПЕРЕЧЕНЬ ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ. 1. Скорость химической реакции и химическое равновесие. | Контрольные задания. 1. При восстановлении водородом 10,17 г оксида двухвалентного металла образовалось 2,25 г воды, молярная масса эквивалента которой 9,00
vikidalka.ru - 2015-2017 год. Все права принадлежат их авторам!