Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология
Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии


Эквивалент в данной химической реакции



Эквивалентные массы кислот, оснований и солей зависят от стехиометрии реакций, в которых они участвуют. Молекулы многоосновных кислот могут участвовать в реакциях различно, например:

Н3РО4 + NaOH ® NaН2РО4 + Н2О.

Здесь каждый моль ортофосфорной кислоты отдает 1 моль ионов Н+ и фактор эквивалентности f (H3PO4) = 1, а эквивалентная масса Э(Н3РО4) = f(Н3РО4) × М(Н3РО4) = 1 × 98 г/моль = 98 г/моль. Но в реакции

Н3РО4 + 2 NaOH ® Na2НРО4 + 2Н2О

один моль кислоты отдает уже два моля ионов водорода, следовательно, фактор эквивалентности f(Н3РО4) = 1/2, а эквивалентная масса Э(Н3РО4) = f(Н3РО4) × М(Н3РО4) = ½ × 98 = =49 г/моль. Наконец, 1 моль этой же кислоты может участвовать в реакции тремя молями ионов водорода:

Н3РО4 + 3 NaOH ® Na3РО4 + 3Н2О.

В этой реакции моль ортофосфорной кислоты соответствует трем молям ионов Н+ и фактор эквивалентности f(H3PO4) = 1/3, а эквивалентная масса Э(Н3РО4) = f(H3PO4) × М(Н3РО4) = 1/3 × 98 = 32,66 г/моль.

 

СОСТАВ РАСТВОРОВ

Состав раствора ( в частности, содержание в нем растворенного вещества) может выражаться разными способами - как с помощью безразмерных величин (долей или процентов), так и через размерные величины - концентрации.

Массовая доля - отношение массы растворенного вещества (mВ) к массе раствора (mР):

w = mВ /mР.

Если w выражать в процентах, то w % = w × 100 %. Массовую долю, выраженную в процентах, не совсем корректно называют процентной концентрацией или процентным содержанием.

Поскольку mp, плотность (r, г/мл) и объем (V, мл) раствора связаны уравнением

mР = V×r,

то

w= mВ/(r×V).

С другой стороны, mР= mВ+ m, где m - масса растворителя, тогда

w = mВ /(mР+ m).

Замечание: наиболее часто встречающаяся ошибка - несоблюдение единой системы размерностей r и V. Для того, чтобы ее избежать, указывайте размерности всех величин в арифметических выражениях.

 

Пример 1

Какая масса хлорида калия содержится в 750 мл 10 % - раствора, r которого 1,063 г/мл?

Решение

mHCl = r×V×(w %/ 100%) = 1,063 г/мл × 750 мл× (10/100) = 79,7 г.

 

Пример 2

Какую массу НС1 следует растворить в 250 г Н2О для получения 10 % - раствора НС1?

Решение:

Способ 1. 250 г Н2О составляют 90 % массы раствора, а масса НС1 - 10 %, поэтому имеем пропорцию

 

250 - 90

х - 10,

откуда х =250×10/90=27,7 г.

Способ 2. По определению w = mВ /(mР+ m), т. е. 0,1=mВ/(250+mВ), откуда mВ = 27,7г.

 

Пример 3

В 450 г воды растворили 50 г CuSO4×5H2O. Вычислить процентное содержание кристаллогидрата и безводной соли в полученном растворе.

Решение

Общая масса раствора составляет 500 г. Процентное содержание кристаллогидрата находим из пропорции

500 г раствора - 100 %

50 г растворенного вещества - х %,

откуда х = (50 г × 100 %) / 500 г = 10 %=w(CuSO4×5H2O)%.

Мольная масса CuSO4×5H2O равна М(CuSO4)+5×M(H2O)= =160+5×18=250 г/моль, а мольная масса CuSO4 - 160 г/моль. Следовательно, массовая доля CuSO4 в CuSO4×5H2O составляет 160/250=0,64, тогда масса СuSO4 в 50г CuSO4×5H2O равна 50×0,64=32 г, а процентное содержание CuSO4 в полученном растворе составляет w(CuSO4)%=(32 г/500 г)×100 % = 6,4 %.

 

Молярная концентрация (молярность, См) - отношение количества растворенного вещества (n, моль) к объему раствора (V, л), в котором содержится это количество вещества:

См = n/V.

В текстах молярную концентрацию сокращенно указывают числом, после которого стоят буква М и формула растворенного вещества. Так, 3 М НС1 означает, что в каждом литре раствора содержится 3 моля НС1, т.е. См = 3 моль/л.

Эквивалентная концентрация (нормальность, Сн или Сэ) - отношение количества эквивалентов растворенного вещества (n, моль экв, или сокращенно экв) к объему раствора, в котором растворено это вещество:

Сн = n/V.

В текстах нормальность сокращенно указывают числом, после которого стоят буква Н (или N) и формула растворенного вещества. Так, 2 Н H2SO4 означает раствор, в каждом литре которого содержится 2 моля эквивалентов H2SO4, т.е. Сн2SO4)= 2экв/л.

Пересчет См в Сн и наоборот

Поскольку Сн = n/V=(m/Э)/V, а Э = М×f, то Сн = (m/M)/(V×f) = См/f, т.е.

Снм/f или Смн×f.

 

Пример 4

Чему равна молярность 0,2 Н раствора Сr2(SO4)3?

Решение

См = Cн×f, f = 1/6 Þ См= 0,2×1/6 = 0,0333 M

 

 

Пересчет Сн и См в массовую долю и обратно

Поскольку w = mВ/mР Þ mВ = w×mР,

n = mВ/M Þ n = w×mР/M (1)

С другой стороны,

См = (mВ/M)/V = n/V Þ n= Cм×V=Cм×(mР/r). (2)

Объединяя формулы (1) и (2), получим

w = См×M/r или Cм = w×r/M

Внимание: в этих формулах плотность r имеет размерность г/л.

 

Пример 5

Рассчитать молярность 36 % раствора НС1, если плотность раствора = 1,18 г/мл

Решение

Сm = w×r/M=0,36×1180 г/л/36,5 г/моль = 11.6 моль/л.

Смешение растворов

Предположим, что имеются два раствора с концентрациями w1 и w2. Требуется приготовить раствор с концентрацией w:

w2<w<w1.

Для этого можно использовать так называемое правило «креста»

m1/m2 = (w-w2)/(w1-w),

где m1 и m2 - массы растворов или

V1/V2 = (r2/r1) × ((w-w2)/(w1-w)),

где V1 и V2 - объемы растворов; r2 и r1 - их плотности. Правило «креста» есть решение системы уравнений, отражающих закон сохранения массы по всему раствору

m=m1+m2

и растворенному веществу

m×w=m1×w1 +m2×w2 .

Этим правилом можно пользоваться и в других случаях: например,

1. необходимо приготовить раствор с меньшей концентрацией путем разбавления исходного раствора чистой водой; в этом случае w2 будет равняться нулю;

2. необходимо приготовить раствор путем растворения чистого вещества (w1=1) в чистой воде (w2=0);

3. необходимо приготовить раствор путем растворения кристаллогидрата (w1= массовой доле соли в кристаллогидрате) в разбавленном растворе соли.

Пример 6.

Сколько граммов 15 % - H2SO4 надо прибавить к 100 г 50 % - H2SO4, чтобы получить 30% - раствор ?

Решение

m1/m2 = (w-w2 )/(w1-w) Þ m1 /100 = (30 - 15)/(50 - 30) = 15/20 Þ m1= 133 г.

 

Эту задачу можно решить иначе по схеме, отражающей правило «креста»:

 

w1 w - w2 = А 50 A=15

w Þ 30

w2 w1 - w = В 15 B=20

 

m1/m2 = 15/20 = 3/4

Пример 7

До какого объема надо разбавить 20 мл 5 % - раствора НС1 с r= =1,1 г/мл, чтобы получить раствор с массовой долей 2 % и r= 1,02 г/мл.

Решение

Масса исходного раствора m1=V1×r1=20мл×1,1г/мл=22 г. Применим правило «креста»:

5 2

2 Þ m1/m2=2/3 Þ m2= 22×3/2=33 г.

0 3

Масса полученного раствора m= m1+m2 =55, а его объем V=m/r= =55г/1,02г/мл=53.9 мл.






Читайте также:

  1. IV. В следующих предложениях подчеркните модальный глагол или его эквивалент. Переведите предложения на русский язык.
  2. Task VII. Переведите предложения на русский язык, обращая внимание на модальные глаголы и их эквиваленты.
  3. Величину, характеризующую способность буферного раствора противодействовать смещению реакции среды при добавлении кислот или щелочей, называют буферной емкостью раствора.
  4. Войсковой прибор химической разведки (ВПХР).
  5. Врожденные реакции на авторитет
  6. Выбор сечения воздушной линии на ГПП при заданной нагрузке
  7. Глава 7 Метод эквивалентного источника
  8. Границы приспособления и устойчивости, защитно-приспособительные реакции растений, обратимые и необратимые повреждения растений.
  9. Детские поведенческие реакции в подростковом возрасте.
  10. Если две реакции из различных начальных состояний приходят к одному конечному состоянию, то разность их тепловых эффектов равна тепловому эффекту перехода из одного начального состояния в другое.
  11. Импликация и эквивалентность, инверсия, коньюнкция, дизъюнкция.
  12. ИОННО-МОЛЕКУЛЯРНЫЕ (ИОННЫЕ) РЕАКЦИИ ОБМЕНА


Последнее изменение этой страницы: 2016-04-10; Просмотров: 37; Нарушение авторского права страницы


lektsia.com 2007 - 2017 год. Все права принадлежат их авторам! (0.096 с.) Главная | Обратная связь