III. Эквивалент. Закон эквивалентов

 

Эквивалентом вещества называется такое его количество, которое соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает то же количество атомов в химических реакциях.

Эквивалентной массой называется масса 1 эквивалента вещества.

При расчетах, связанных с газообразными веществами, удобно пользоваться понятием «эквивалентный объём» - это объём, занимаемый при данных условиях 1 эквивалентом вещества.

Для определения эквивалента (эквивалентной массы) элемента необязательно исходить из его соединения с водородом. Его можно вычислить по составу соединения данного элемента с любым другим, эквивалент которого известен.

Эквиваленты простых веществ можно определять по формуле

                                                      1

Э = —— (моль),

                                                    В × n

где В - валентность элемента, n - число атомов элемента в соединении.

Эквиваленты сложных веществ определяются аналогично.

                                                      1

Э = —— ( моль),

                                                    z × n

где z - заряд металла или, в случае кислот, заряд водорода, тогда z = 1;

n - число атомов металла или, в случае кислот, число атомов водорода.

Эквивалентная масса из определения равна:

ЭМ = Э × М,

где М - молекулярная масса вещества, г/моль.

Эквивалент сложного вещества так же, как и эквивалент элемента, может иметь различные значения и зависит от того, в какую реакцию обмена вступает это вещество.

Закон эквивалентов формулируется следующим образом: вещества взаимодействуют друг с другом в количествах, пропорциональных их эквивалентам. Так, для реакции А + В = С + Д можно записать:

 

                                      m_А     m_В   m_С  m_Д

—— = —— = —— = ——

                                      ЭМ_А   ЭМ_В ЭМ_С ЭМ_Д

(здесь в числителе - массы веществ, в знаменателе - их эквивалентные массы), т. е., если по условию задачи известно число эквивалентов одного из веществ (реагента или продукта), то определено и число эквивалентов всех остальных веществ. В этом состоит преимущество проведения стехиометрических расчетов по закону эквивалентов.

 

Примеры решения задач

Пример 1. Определить эквивалент и эквивалентную массу:

- элементов в соединениях HCl, CH₄;

- оксидов TiO и TiO₂;

- серной кислоты в реакциях

H₂SO₄ + KOH = KHSO₄ + H₂O,

H₂SO₄ + Mg = MgSO₄ + H₂;

- эквивалент и эквивалентный объём О₂, Н₂.

Решение. В НСl с 1 молем атомов водорода соединяется 1 моль атомов хлора, следовательно, Э_Cl = 1 моль, Э.М._Сl = 35, 5 г. В СН₄ с 1 моль атомов Н соединяется 1/4 моль атомов С, значит, Э_С =1/4 моль, Э.М._С = 12/4 = 3 г.

Эквивалент Ti²⁺O равен  моль, . Эквивалент Ti⁴⁺O₂ –  моль,

.

При нахождении эквивалентов О₂ и Н₂ учтем, что валентность кислорода равна 2, водорода -1.

         1                                                1

Э_О2 = —— = 0, 25 моль,               Э_Н2 = —— = 0, 5 моль

      2 × 2                                             2× 1 

Эквивалентные объемы соответственно V_ЭО2 = 22, 4 × 0, 25 = 5, 6 л, V_ЭН2 = 22, 4 × 0, 5 = 11, 2 л.

При нахождении эквивалента H₂SO₄ в приведенных реакциях примем во внимание, что число атомов Н, замещенных в первой реакции, равно 1, а во второй -2. Поэтому в формуле Э = 1 / (z × n) в первом случае n=1, а во втором n=2. Значит,

Э _H2SO4=1 /(1× 1) =1 моль и Э.М. _H2SO4= М _H2SO4=98 г - для реакции с КОН и

     Э _H2SO4=1/(1× 2) =0, 5 моль и Э.М. _H2SO4= М _H2SO4 /2= 98/2 = 49 г - для реакции с металлическим магнием.

 

Пример 2. При соединении 1, 5 г натрия с избытком хлора образовалось 3, 81 г хлорида натрия. Найти эквивалентную массу натрия и его эквивалент, если известно, что эквивалентная масса хлора равна 35, 45 г.

Решение. Из условия следует, что в хлориде натрия на 1, 5 г натрия приходится 3, 81-1, 50 =2, 31 г хлора. Следовательно,

1, 5 г натрия эквивалентны 2, 31 г хлора.

Э.М._Na        — “ —             35, 45 г хлора.

Отсюда Э.М._Na = (1, 5 × 35, 45) / 2, 31 = 23 г.

Молярная масса атомов натрия также равна 23 г/моль. Следовательно, эквивалент натрия равен 1 моль.

 

Пример 3. На восстановление 7, 09 г оксида двухвалентного металла требуется 2, 24 л водорода при н.у. Вычислить эквивалент оксида и эквивалент металла. Чему равен атомный вес металла?

Решение. По закону эквивалентов:

                                                  m_MeO        m _H2

                                                ——— = ———

                                               Э.М._MeO Э.М. _H2

Для газообразного вещества - водорода массовое отношение заменим равным ему объемным отношением V _H2 : V_{Э H2}:

m_MeO        V _H2    7, 09 2, 24                       7, 09 × 11, 2

——— = ———, —— = ——,    Э.М._MeO = ———— = 35, 45 г

Э.М._MeO V_{Э H2} Э.М._MeO 11, 2                           2, 24

По закону эквивалентов Э.М._MeO = Э.М._Me + Э.М. _O2, отсюда Э.М._Me = Э.М._MeO - Э.М. _O2 = 35, 45 - 8 = 27, 45 г.

Атомный вес металла определяем из соотношения Э.М. = А/В, где А - атомный вес, В - валентность элемента.

А = Э.М. × В = 27, 45 × 2 = 54, 9

 

Задачи

 

31. Сколько граммов металла, эквивалент которого 12, 16, взаимодействует с 310 см³ кислорода, измеренного при н.у.?

32.  При восстановлении водородом 10, 17 г оксида двухвалентного металла образовалось 2, 25 г воды. Вычислите эквивалент оксида и эквивалент металла. Чему равен атомный вес металла?

33.  В 2, 48 г оксида одновалентного металла содержится 1, 84 металла. Вычислите эквиваленты металла и его оксида.

34. Вычислить атомную массу двухвалентного металла и определить, какой это металл, если 8, 34 г металла окисляются 0, 680 л кислорода (условия нормальные).

35. Некоторое количество металла, эквивалентная масса которого равна

27, 9 г/моль, вытесняет из кислоты 700 мл водорода, измеренного при нормальных условиях. Определить массу металла.

 36. Вычислите эквивалентную массу ортофосфорой кислоты, если при нейтра-

лизации 9, 797 г израсходовано 7, 998 гидроксида натрия.

37. На нейтрализацию 1, 8 г кислоты идет 2, 0 г гидроксида натрия. Определите

 эквивалентную массу кислоты.

38. Вычислить эквивалентную массу Cu (OH)₂ в реакциях:

Cu(OH)₂ + 2HCl = CuCl₂ + 2H₂O;    Cu (OH)₂ + HCl = CuOHCl + H₂O

39. На восстановление 1, 80 г оксида металла израсходовано 0, 838 л водорода,

измеренного при н.у. Вычислите эквивалентную массу металла.

40. Вычислите эквивалентную массу алюминия, если 0, 5 г его вытесняют из

раствора кислоты 0, 056 г водорода.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: