Тема № 3

Определение молярной массы эквивалента.

Закон эквивалентов.

Закон эквивалентов относится к Важнейшим законам, образующим основу химии как фундаментальной науки. Без его усвоения невозможны количественные химические расчеты.

Основные понятия и определения.

Эквивалент элемента (вещества)	- количества элемента (вещества), присоединяющее или замещающее в химических реакциях один моль атомов водорода [моль].
Эквивалентная масса	- масса одного эквивалента [г/моль].
Эквивалентный объем	- одного эквивалента [л/моль].
Закон эквивалентов	- массы реагирующих веществ относятся между собой как молярные массы их эквивалентов

Пример 1. Определите эквивалент и эквивалентные массы элементов в соединениях НВr, Н₂О и NН₃.

Решение. В указанных соединениях с 1 молем атомов водорода соединяется 1 моль атомов брома, 1/2 моля атомов кислорода и 1/3 моля атомов азота. Следовательно, согласно определению, эквиваленты брома, кислорода и азота равны соответственно 1 молю, 1/2 и 1/3 моля. Исходя из мольных масс атомов этих элементов, находим, что эквивалентная масса брома равна
79,9 г/моль, кислорода – 16 х 1/2 = 8 г/моль, азота – 14 x 1/3 =

= 4,67 г/моль.

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

Пример 2. При соединении 5,6 г железа с серой образовалось 8,8 г сульфида железа. Найдите эквивалентную массу железа Э_Fе и его эквивалент, если известно, что эквивалентная масса серы равна 16 г/моль.

Решение. Из условия задачи следует, что в сульфиде железа на 5,6 г железа приходится:

8,8 - 5,6 = 3,2 г серы.

Согласно закону эквивалентов, массы взаимодействующих веществ пропорциональны их эквивалентным массам. Следовательно:

5,6 г железа эквивалентны 3,2 г серы

Э_Fе г/моль железа эквивалентны 16 г/моль серы.

Откуда Э_Fе = 5,6 x 16/3,2 = 28 г/моль.

Мольная масса атомов железа, численно совпадающая с его относительной молекулярной массой, равна 56 г/моль. Поскольку эквивалентная масса железа (28 г/моль) в два раза меньше мольной массы его атомов, то в 1 моле железа содержится 2 эквивалента. Следовательно, эквивалент железа равен 1/2моля.

На основе закона эквивалентов можно вывести следующие формулы для вычисления эквивалентных масс сложных веществ:

Э_оксида = М_оксида/Число атомов элемента х валентность элемента

Э_{кислоты}= М_{кислоты}/Основность кислоты

Э_{основания}=М_{основания}/Кислотность основания

Э_соли=М_соли/Число атомов металла х валентность металла,
здесь М – мольная масса соединений.

Пример 3. Определите массу гидросульфата натрия, образующегося при нейтрализации серной кислотой раствора, содержащего 8 г NaOH.

Решение. Находим эквивалентную массу гидроксида натрия:

Э_(NaOH) = M_(NaOH)/1 = 40 г/моль. Следовательно, 8 г NaOH составляют 8/40 = 0,2 эквивалентной массы NaOH. Согласно закону эквивалентов, масса образовавшейся соли также составляет 0,2 ее эквивалентной массы.

Находим эквивалентную массу соли: NaHSО₄ = M₍NaHSO₄₎/I =
= 120 г/моль. Масса образовавшегося гидросульфата натрия равна 120 х 0,2 = 24 г.

При решении некоторых задач, содержащих сведения об объемах газообразных участников реакции, целесообразно пользоваться значением эквивалентного объема.

Эквивалентным объемом называется объем, занимаемый при данных условиях 1 эквивалентом вещества. Значение эквивалентного объема вещества, находящегося в газообразном состоянии, можно найти, зная, что в мольном объеме любого газа, состоящего из одноатомных молекул, содержится 1 моль атомов, состоящего из двухатомных молекул – 2 моля атомов и т. д. Так, в 22,4 л Н₂ содержатся при нормальных условиях 2 моля атомов водорода. Поскольку эквивалент водорода равен 1 моль, то в
22,4 л Н₂ содержатся 2 эквивалента водорода; значит, эквивалентный объем водорода равен 22,4/2= 11,2 л/моль.

Пример 4. Некоторое количество металла, эквивалентная масса которого равна 28 г/моль, вытесняет из кислоты 0,7 л водорода, измеренного при нормальных условиях. Определите массу металла.

Решение. Зная, что эквивалентный объем водорода равен 11,2 л/моль, составляем пропорцию:

28 г металла эквивалентны 11,2 л водорода

хгметалла эквивалентны 0,7 л водорода

х = 0,7 x 28 / 11,2 = 1,75 г.

Контрольные задания:

1. Рассчитайте эквивалентную массу соли Мора в реакции:

(NH₄ )₂Fe(SO₄)₂ + 2NH₄ОН = 2(NH₄ )₂SO₄ + Fe(ОН)₂

2. Рассчитайте эквивалентную массу железоаммонийных квасцов реакции:NH₄ Fe(SO₄)₂ + 3 NH₄ОН = 2(NH₄ )₂SO₄ + Fe(ОН)₃

3. Рассчитайте эквивалентную массу гидроксида алюминия в реакции: Al(ОН)₃ + H₂SO₄ = AlОНSO₄ + 2H₂O

4. Рассчитайте эквивалентную массу гидросульфата натрия в реакции:NaHSO₄ + ВаCl₂ = NaCl + HCl + ВаSO₄

5. Рассчитайте эквивалентную массу фосфата кальция в реакции:Ca₃(РО₄)₂ + 2H₂SO₄ = Ca(H₂РO₄)₂ + CaSO₄

6. Рассчитайте эквивалентную массу восстановителя в реакции: MnO₂ + NaNO₃ + 2 NaOH = Na₂MnO₄ + NaNO₂ + 2H₂O

7. Рассчитайте эквивалентную массу восстановителя и окислителя в реакции: 3Cu + 2HNO_{3(окислитель)} + 6HNO_{3(среда)} = 3Cu(NO₃)₂ + 2NO + 4H₂O

8. Рассчитайте эквивалентную массу восстановителя в реакции: 3SO₂ + K₂Cr₂O₇ + H₂SO_{4 (разб)} = Cr₂(SO₄)₃ + K₂SO₄ + H₂O.

9. Рассчитайте эквивалентную массу восстановителя в реакции:14HCl + K₂Cr₂O₇ = 2CrCl₃ + 3Cl₂ +2 KCl + 7H₂O

10. Рассчитайте эквивалентную массу восстановителя в реакции:5NaClO₂ + 2KMnO₄ + 3H₂SO₄ (разб) = 5NaClO₃ + 2MnSO₄ + 3H₂O + K₂SO₄

11. Рассчитайте эквивалентную массу металла, 0,46 г которого вытеснили из кислоты 62,35 мл водорода, собранного над водой при температуре 17 ⁰ С и давлении 1,017·10⁵ Па.

12. При окислении 2,28 г металла образуется 3,78 г его оксида. Рассчитайте эквивалентную и молярную массу металла, валентность которого равна 2.

13. При восстановлении 1,17 г оксида олова водородом образовалось 0,16 г воды. Рассчитайте эквивалентную массу олова.

14. Рассчитайте эквивалентную массу металла, если известно, что 0,05 г его вытесняют из кислоты 28 мл водорода (н.у).

15. Рассчитайте эквивалентную массу и укажите двухвалентный металл, 6,5 г которого вытесняют из кислоты 2,24 л водорода (н.у).

16. При термическом разложении оксида серебра(I) образовалось 2,158 г серебра и 0,16 г кислорода. Рассчитайте эквивалентную и молярную массу металла.

17. Рассчитайте эквивалентную массу металла, если 3,4 г иодида этого метала содержит 1,9 г йода, эквивалентная масса которого равна 126,9 г/моль.

18. Металл образует два хлорида, содержащих 37,45% и 54,51% хлора. Рассчитайте эквивалентную массу металла в каждом хлориде, если эквивалентная масса хлора равна 35,5 г/моль.

19. Рассчитайте эквивалентную массу металла, 0,5 г которого вытесняют 190 мл водорода, измеренного при температуре 21⁰С и давлении 101,325 кП.

20. При сгорании 5,00 г металла образуется 9,44 г оксида металла. Определить эквивалентную массу металла.

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

22. Чему равны молярные массы эквивалента фосфора в оксидах, содержащих: а) 43,81 мас.%, б) 56,51 мас.% Р?

23. Определите молярную массу эквивалента металла, если 0,327 г его вытесняют из раствора соляной кислоты 112 мл водорода при н.у.

24. При взаимодействии 22,48 г металла с разбавленной серной кислотой израсходовано 19,6 г H₂SO₄. Вычислите молярную массу эквивалента металла.

25. На восстановление 11,925 г оксида металла израсходовано 3,336 л водорода при н.у. Вычислите молярную массу эквивалента металла.

26. Массовая доля металла в хлориде составляет 73,8%. Определите молярную массу эквивалента металла.

27. Используя закон эквивалентов, определите массу оксида железа (III), образовавшуюся в результате окисления 3,72 г железа кислородом.

28. На реакцию с 8,2 г Н₃РО₃ израсходовано 5,6 г КОН. Вычислите молярную массу эквивалента Н₃РО₃ в реакции. Запишите уравнение реакции.

29. Вычислите молярные массы эквивалентов гидроксида железа (III) в реакциях его взаимодействия с соляной кислотой при условии, что количество взятой для реакции кислоты меняется от одного до трех моль.

30. При взаимодействии 3,24 г трехвалентного металла с кислотой выделяется 4,03 л водорода, измеренного при н.у. Вычислите молярную массу эквивалента металла и его атомную массу.

31. Массовая доля хрома в оксидах хрома составляет соответственно 52,10%; 68,51%; 76,54%. Вычислите молярные массы эквивалентов каждого из оксидов и составьте их формулы.

32. Вычислите эквивалент и эквивалентную массу фосфорной кислоты Н₃РO₄ в реакциях образования: а) гидрофосфата, б) дигидрофосфата, в) фосфата.

33. Чему равен при нормальных условиях эквивалентный объем кислорода? Подсчитайте. На сжигание 3 г двухвалентного металла требуется 1,38 л кислорода (н.у.). Вычислите эквивалентную массу и мольную массу этого металла.

34. При сгорании 10,00 г металла образуется 18,88 г оксида металла. Определите эквивалентную массу металла.

35. Масса 1 л кислорода равна 1,4 г. Сколько литров кислорода расходуется при сгорании 21 г магния, эквивалент которого равен 1/2 моля?

36. В каком количестве Сr(ОН)₃ содержится столько же эквивалентов, сколько в 174,96 г Mg(OH)₂?

37. Одинаков ли эквивалент хрома в соединениях СrCl₃ и Cr₂(SO₄)₃ и эквивалентная масса железа в соединениях FeCl₂ и FеCl₃? Дайте мотивированный ответ.

38. Определите эквивалентные массы металла и серы, если 3,24 г металла образуют 3,48 г оксида и 3,72 г сульфида.

39. Из 6,62 г нитрата металла получается 5,56 г его хлорида. Вычислите эквивалентную массу этого металла.

40. При взаимодействии 6,48 г трехвалентного металла с кислотой выделяется 8,06 л водорода (н.у.). Вычислите эквивалентную и мольную массу металла.

41. На восстановление 1,8 г оксида металла пошло 833 мл водорода при н.у. Вычислите эквивалентные массы оксида и металла.

42. Вычислить молярные массы эквивалентов Al(OH)₃ в реакциях взаимодействия с соляной кислотой при получении: а) Al(OH)₂Cl; б) Al(OH)Cl₂; в) AlCl₃.

43. При взаимодействии 2,5г карбоната металла с азотной кислотой образовалось 4,1г нитрата этого же металла. Вычислите молярную массу эквивалента металла.

Поиск по сайту: