Закон эквивалентов. Понятие эквивалент. Молярная масса эквивалента. Молярные массы эквивалентов

БЕСПЛАТНО ответим на Ваши вопросы
По лишению прав, ДТП, страховом возмещении, выезде на встречную полосу и пр. Ежедневно с 9.00 до 21.00
Москва и МО +7 (499) 938-51-97
С-Петербург и ЛО +7 (812) 467-32-86
Бесплатный звонок по России 8-800-350-23-69 доб.418

Молярная масса эквивалентов вещества

Молярной массой эквивалентов вещества Х называется масса одного моля (или 6,02·1023) его эквивалентов. Она обозначается М [1/z* (Х)] и измеряется в г/моль или в кг/моль. Молярную массу эквивалентов вещества можно рассчитать по формуле:

М [1/z* (Х)]=

где М (Х) – молярная масса вещества Х.

Если фактор эквивалентности равен единице, то молярные массы вещества и его химического эквивалента численно совпадут.

Химическое количество эквивалентов вещества

Химическое количество эквивалентов вещества Х называется отношение массы вещества (m) к молярной массе его эквивалента (М [1/z* (Х)]:

С учётом того, что М [1/z* (Х)] =

Единицей измерения химического количества вещества эквивалентов является моль.

Молярная концентрация эквивалентов вещества

Молярной концентрацией эквивалентов вещества Х называется отношение химического количества эквивалентов вещества n[1/z*(X)] к объему раствора (V), в котором оно находится. Она обозначается c[1/z*(X)] и рассчитывается по формуле:

Молярная концентрация химического эквивалента в системе СИ измеряется в моль/м3 или в моль/дм3 (моль/л).

Молярная концентрация вещества и молярная концентрация его химических эквивалентов вещества связаны следующим отношением: c[1/z*(X)] = z*·c(X)

Если число эквивалентности равно единице, то молярная концентрация вещества и его эквивалентов численно совпадают:

c[1/z*(X)] = c(Х)

Во всех других случаях молярная концентрация эквивалентов вещества в z раз больше молярной концентрации вещества.

На практике, кроме молярной концентрации эквивалентов вещества (особенно в титриметрии), часто используют так называемый титр раствора (Т):

Т(Х)=

Титр имеет размерность г/см3 и показывает, сколько граммов вещества содержится в 1см3 раствора.

Между молярной концентрацией эквивалентов вещества и титром раствора существует следующая зависимость:

Т(Х)= =

c[1/z*(X)] =

Зная титр раствора и его объем, можно определить массу растворенного вещества в растворе.

Закон эквивалентов

К реакциям, протекающим в стехиометрических соотношениях и заканчивающихся полным расходованием исходных веществ применим закон эквивалентов, который можно сформулировать следующим образом:

Количества эквивалентов исходных веществ Х1 и Х2, вступивших между собой в химическую реакцию, равны друг другу и химическим эквивалентам образовавшихся в результате реакции конечных продуктов, т.е.

n[1/z*(X1)] = n[1/z*(X2)]

где n[1/z*(X1)] – количество вещества эквивалента реагента Х1; n[1/z*(X2)] – количество вещества эквивалента реагента Х2.

Если мы знаем массы расходованных исходных веществ и молярные массы их химических эквивалентов, то в этом случае закон эквивалентов можно записать иначе:

где m(X1) и m(X2) – массы исходных веществ Х1 и Х2, соответственно; M[1/z*(X1)] и M[1/z*(X2)] – молярные массы эквивалентов исходных веществ.

Если взаимодействуют между собой растворы веществ Х1 и Х2, и мы знаем их использованные объёмы (V(X1), V(X2)), молярные концентрации эквивалентов вещества c[1/z*(X1)] и c[1/z*(X2)], то закон эквивалентов записывается иначе:

c[1/z*(X1)]·V1 = c[1/z*(X2)]·V2

Такая математическая форма записи закона эквивалентов используется в титриметрическом методе анализа.

Следует отметить, что в литературе, посвященной титриметрическому анализу, до сих пор часто используется устаревшая форма обозначения молярной концентрации эквивалентов вещества с помощью заглавной латинской буквы N. В этом случае закон эквивалентов запишется так:

N1V1 = N2V2

где N1 и N2 – молярные концентрации эквивалентов веществ, называемые иначе нормальными концентрациями, или нормальностью растворов.

Практическая часть занятия

studfiles.net

Химик.ПРО - Молярная масса эквивалента вещества

Вычислить молярные массы эквивалента вещества: хлорида цинка (ZnCl2), карбоната натрия (Na2CO3), гидроксида алюминия (Al(OH)3).

Решение задачи

Хлорид цинка (ZnCl2)относится к классу солей, в своем составе содержит один атом металла со степенью окисления +2. Эквивалентное число для соли находим по формуле:

эквивалентное число соли формула

Получаем:

z (ZnCl2 )= 1 ⋅ 2 = 2

Молярная масса хлорида цинка (ZnCl2) равна:

М (ZnCl2 ) = 65 + 2 ⋅ 35,5 = 136 (г/моль).

Теперь можно вычислить молярную массу эквивалента вещества хлорида цинка (ZnCl2) по формуле:

 молярная масса эквивалента соли

Получаем:

M (1/2 ZnCl2) = 136 / 2 = 68 (г/моль).

Карбонат натрия (Na2CO3) относится к классу солей, в своем составе содержит два атома металла со степенью окисления +1. Эквивалентное число для соли находим по формуле:эквивалентное число соли формула

Получаем:

z (Na2CO3)= 2 ⋅ 1 = 2

Молярная масса карбоната натрия (Na2CO3) равна:

М (Na2CO3) = 2 ⋅ 23 + 12 + 3 ⋅ 16 = 106 (г/моль).

Теперь можно вычислить молярную массу эквивалента вещества карбоната натрия (Na2CO3) по формуле:

молярная масса эквивалента соли

Получаем:

M (1/2 Na2CO3) = 106 / 2 = 53 (г/моль).

Гидроксид алюминия (Al(OH)3)относится к классу оснований, в своем составе содержит три группы ОН–, эквивалентное число z (Al(OH)3) = 3. Таким образом, химический эквивалент данного соединения – это условная частица, составляющая 1/3 часть реально существующей молекулы гидроксида алюминия (Al(OH)3).

Молярная масса гидроксида алюминия (Al(OH)3) равна:

М (Al(OH)3) = 27 + 3 ⋅ (16 + 1) = 78 (г/моль).

Теперь можно вычислить молярную массу эквивалента вещества гидроксида алюминия (Al(OH)3) по формуле:

 молярная масса эквивалента основания

Получаем:

M (1/3 Al(OH)3) = 78 / 3 = 26 (г/моль).

Ответ:

молярная масса эквивалента вещества хлорида цинка 68 г/моль;

молярная масса эквивалента вещества карбоната натрия 53 г/моль;

молярная масса эквивалента вещества гидроксида алюминия 26 г/моль.

Похожие задачи по химии

himik.pro

Химик.ПРО - Вычислить молярные массы эквивалентов (тригидроксид железа)

Определите эквиваленты и вычислить молярные массы эквивалентов тригидроксида железа (Fe(OH)3) в реакциях:Fe(OH)3 + 3 HCl = FeCl3 +3h3O;Fe(OH)3 + 2 HCl = FeOHCl2 +2h3O;Fe(OH)3 + HCl = Fe(OH)2Cl + h3O.

Решение задачи

Напомню, фактор эквивалентности (fэкв) (эквивалент) – число, показывающее какая доля частицы (атома, молекулы) этого вещества равноценна одному иону водорода (H+) в реакциях обмена или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

Молярная масса эквивалента – это масса одного моль эквивалента вещества, равная произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества.

определить эквивалентную массу

Фактор эквивалентности и эквивалентная масса вещества определяются той реакцией в которой данное вещество принимает участие, так как у одного и того же вещества в различных реакциях различны фактор эквивалентности и эквивалентная масса.

Определим эквиваленты и вычислим молярные массы эквивалентов тригидроксида железа (Fe(OH)3) в реакциях:

А.

вычислить молярную массу эквивалента тригидроксид железа

Так как в одной молекуле тригидроксида железа (Fe(OH)3) замещается 3 гидроксильные группы (OH), следовательно, фактор эквивалентности (fэкв) тригидроксида железа (Fe(OH)3) равен 1/3:

f экв. (Fe(OH)3) = 1/3

Учитывая, что молярная масса тригидроксида железа (Fe(OH)3) равна 107 г/моль (смотри таблицу Менделеева), вычислим молярную массу эквивалента тригидроксида железа (Fe(OH)3):

Mэкв. (Fe(OH)3) = 107 ⋅ 1/3 = 35,67 (г/моль)

Б.

вычислить молярную массу эквивалента

Так как в одной молекуле тригидроксида железа (Fe(OH)3) замещается 2 гидроксильные группы (OH), следовательно, фактор эквивалентности (fэкв) тригидроксида железа (Fe(OH)3) равен 1/2:

f экв. (Fe(OH)3) = 1/2

Учитывая, что молярная масса тригидроксида железа (Fe(OH)3) равна 107 г/моль (смотри таблицу Менделеева), вычислим молярную массу эквивалента тригидроксида железа (Fe(OH)3):

Mэкв. (Fe(OH)3) = 107 ⋅ 1/2 = 53,5 (г/моль)

В.

вычислить молярную массу эквивалента железа тригидроксида

Так как в одной молекуле тригидроксида железа (Fe(OH)3) замещается 1 гидроксильная группа (OH), следовательно, фактор эквивалентности (fэкв) тригидроксида железа (Fe(OH)3) равен 1:

f экв. (Fe(OH)3) = 1

Учитывая, что молярная масса тригидроксида железа (Fe(OH)3) равна 107 г/моль (смотри таблицу Менделеева), вычислим молярную массу эквивалента тригидроксида железа (Fe(OH)3):

Mэкв. (Fe(OH)3) = 107 ⋅ 1 = 107 (г/моль)

Ответ:

фактор эквивалентности тригидроксида железа равен 1/3, молярная масса эквивалента равна 35,67 г/моль;

фактор эквивалентности тригидроксида железа равен 1/2, молярная масса эквивалента равна 53,5 г/моль;

фактор эквивалентности тригидроксида железа равен 1/3, молярная масса эквивалента равна 107 г/моль.

Похожие задачи по химии

himik.pro

Молярная масса эквивалента

Согласно выражению закона постоянства состава, всякое химически чистое соединение остаётся в одном и том же количественном составе, никоим образом не зависящим от способа его получения, о чем впервые поведал миру учёный Ж. Пруст в 1801-1808 гг. Упомянутый закон появился как результат спора французских химиков Ж. Пруста и К. Бертолле. Первый из них считал, что отношения между элементами результирующего соединения имеют постоянную природу, второй видел переменный характер соединений. Спустя сто лет, около 1912-1913 гг., Н.С. Курнаков установил существование соединений с составом переменного характера, которые он назвал «бертоллидами». К этой группе причисляют кристаллические соединения: фосфиды, оксиды, карбиды и прочие. Соединения состава с постоянным характером по предложению ученого Н.С. Курнакова стали называть «дальтонидами». Закон всегда справедлив в отношении газообразных и жидких веществ.молярная масса эквивалента

Из сформулированного закона постоянства состава логически следует, что элементы веществ соединяются один с другим в строго ограниченных количественных соотношениях. В связи с этим в химии существует понятие эквивалента, что в переводе с латинского языка означает «равноценный». Одним словом, эквивалент – это условные частицы вещества, которые в определённое число раз меньше, чем отвечающие им формульные единицы. Любое эквивалентное число отвечает характеру реагирующих веществ, степени и типу составления химической реакции. Именно потому различают эквивалентные числа конкретного элемента в составе соединения - для известных групп, для ионов или даже молекул. В реакциях обменного типа, к примеру, молярная масса эквивалента вещества определяется по стехиометрии проходящей реакции.

молярная масса эквивалента вещества

Обычно многие элементы способны образовывать несколько соединений между собой. Поэтому эквивалент элемента, а равно как и молярная масса эквивалента, могут иметь разные значения, оглядываясь на то, из состава какого исследуемого соединения они были выявлены. Однако в подобных случаях различные эквиваленты одного и того же элемента способны соотноситься друг с другом как относительно небольшие целые числа. Например, молярная масса эквивалента углерода, найденная в составе диоксида и оксида углерода, различна и равна около 3 грамм/моль и 6 грамм/моль, а отношение найденных величин равно в пропорции 1:2. Как правило, большинство соединений содержит молярную массу эквивалентов водорода, равную одному, а кислорода - восьми грамм на моль. Эквивалент – это количество вещества, где заключён один моль валентных электронов.моль эквивалент

Существует несколько методов, позволяющих экспериментально определить, насколько велика молярная масса эквивалента какого угодно элемента:

  • Прямой метод. Он основывается на полученных данных в результате синтеза водородных и кислородных соединений искомого элемента.
  • Косвенный метод. Использует вместо водорода и кислорода иные элементы с заранее известным эквивалентом.
  • Метод вытеснения. Он предполагает удаление водорода из кислотного раствора при помощи металла определённой навески.
  • Аналитический метод. Основывается на вычислении массовой части вещества в одном из его соединений.
  • Электрохимический метод использует данные электролиза.молярная масса эквивалента

Молярная масса эквивалента используется для выполнения количественных расчётов во время химических взаимодействий между известными веществами. Существенным преимуществом здесь является то, что для решения вопроса нет нужды использовать уравнение химической реакции, которое к тому же написать затруднительно. Необходимо лишь знать о том, что участвующие химические вещества взаимодействуют, или данное вещество — это продукт химической реакции.

fb.ru

Эквивалент. Эквивалентная масса. Молярная и относительная атомная массы | Задачи 15

Задача 15. Избытком хлороводородной (соляной) кислоты подействовали на растворы: а) гидрокарбоната кальция; б) дихлорида гидроксоалюминия. Напишите уравнения реакций этих веществ с HCl и определите количество вещества эквивалентов и молярные массы эквивалента.Решение:а) Уравнение реакции:

2HCl + Ca(HCO3)2 = CaCl2 + 2h3O + 2CO2↑

Молярная масса эквивалента кислоты равна её молярной массе делённой на основность (число атомов водорода, содержащихся в молекуле кислоты), значит, МЭ(HCl) = 1/1M(HC). Молярная масса эквивалента сложного вещества, как и молярная масса эквивалента элемента, может иметь различные значения и зависит от того, в какую реакцию обмена вступает это вещество. В данной реакции два эквивалента соляной кислоты реагирует с двумя эквивалентами гидрокарбоната калия. Следовательно, Э(Ca(HCO3)2) равно 2, а эквивалентная масса Ca(HCO3)2 в реакции (а) будет равна МЭ(Ca(HCO3)2)/2 = 162/2 = 81 г/моль.

б) Уравнение реакции:

HCl + AlOHCl2 = AlCl3 + h3O

В данной реакции 1 моль HCl реагируют с 1 моль AlOHCl2, значит, число веществ эквивалентов AlOHCl2 равно 1. Так как AlOHCl2 взаимодействует с одной молекулярной массой эквивалента  (молекулой) HCl в реакции (б), то её молярная масса эквивалента равна МЭ(AlOHCl2)/1 = 114,886/1 = 114,886 г/моль.

Задание 16. При окислении 16,74 г двухвалентного металла образовалось 21,54 г оксида. Вычислите молярные массы эквивалента металла и его оксида. Чему равны молярная и относительная атомная массы металла?Решение:Учитывая, что МЭ(МеО) = МЭ(Ме) + МЭ(О), находим молярную массу эквивалента оксида металла, получим:

МЭ(МеО) = 27,9 + 8 = 35,9 г/моль. 

Молярная масса металла определяется из соотношения МЭ = А/В, где МЭ – молярная масса эквивалента металла; А – молярная масса металла; В – стехиометрическая валентность элемента;

А = МЭ .  В = 27,9  .  2 = 55,81 г/моль.

Так как относительная атомная масса в а. е. м. численно равна относительной молярной массе, выраженной в г/моль, то искомая масса металла равна 55,81  а. е. м.

Ответ: 27,9 г/моль; 35,9 г/моль; 55,8 1 /моль; 55,8 а.е.м.

Задание 17. При взаимодействии 3,24 г трехвалентного металла с кислотой выделяется 4,03 л водорода (н.у.). Вычислите молярную массу эквивалента, молярную и относительную атомную массы металла.Решение:Объём, занимаемый при данных условиях молярной массой эквивалента газообразного вещества, называется молярным объемом эквивалента этого вещества. Молярный объём любого газа при н. у. равен 22,4 л. Отсюда эквивалентный объём водорода VЭ(Н2), молекула которого состоит из двух одновалентных атомов водорода, т.е. содержит два моля атомов водорода, равен 22,4/2 = 11,2 л [VЭ(Н2) = VM/2 =22,4/2 = 11,2].Согласно закону эквивалентов массы (объёмы) реагирующих веществ m1 и m2 пропорциональны их молярным массам (объёмам):

аэквивалент, эквивалентная масса, gleichwertig, equivalente, equivalente em metal, equivalent

VЭ(Н2) – эквивалентный объём водорода; V(h3) – объём водорода. 

Тогда

аэквивалент, эквивалентная масса, gleichwertig, equivalente, equivalente em metal, equivalent

Молярная масса металла определяется из соотношения МЭ = А/В, где МЭ – молярная масса эквивалента металла; А – молярная масса металла; В – стехиометрическая валентность элемента; А = МЭ .В = 9 . 3 = 27 г/моль.Так как относительная атомная масса в а. е. м. численно равна относительной молярной массе, выраженной в г/моль, то искомая масса металла равна 27  а. е. м.

Ответ: 9 г/моль; 27 г/моль;  27а. е. м.

buzani.ru

Определение молярной массы эквивалента цинка

Цель работы: познакомиться с понятием химического эквивалента, определить молярную массу химического эквивалента цинка методом вытеснения водорода.

Оборудование и реактивы: прибор для определения молярной массы эквивалента металла (см. рис. 1), термометр, барометр, 25%-ный раствор соляной кислоты, металлический цинк.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЯСНЕНИЯ

Химическим эквивалентом (Э) называется реальная или условная частица вещества, которая может замещать, присоединять, высвобождать или быть каким-либо другим способом эквивалентна (равноценна) одному иону водорода в кислотно-основных и обменных реакциях, либо одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

Реальные частицы - это атомы, ионы, молекулы и т.д., а условные частицы - это, например, 1/2 (h3SO4), 1/4( С), 1/3( Fe3+).

В общем случае эквивалент любого вещества X может быть записан в виде ЭХ =1/z(X), где z - число эквивалентности, или эквивалентное число, которое всегда > 1. Оно показывает, сколько эквивалентов содержится в одной формульной единице вещества.

Для данного вещества z находится по конкретной реакции. В окислительно-восстановительных процессах z определяется числом электронов, принятых или отданных одной формульной единицей вещества, например, в реакции:

Mg + 2HCl → MgCl2 + h3

Z(Mg)=2, т.к. магний в ходе окислительно-восстановительной реакции отдает 2 электрона, а ЭMg =½ (Mg). В обменных процессах Z определяется стехиометрией и равно знаменателю правильной дроби, которая получается при делении коэффициента перед веществом на самый большой коэффициент в реакции:

АI2O3 + 6HCI =2AICI3 +3h3O

Z (АI2O3) = 6, т.к. при делении коэффициента перед АI2O3на самый большой коэффициент в реакции - 6, получается правильная дробь , знаменатель которой равен 6; Z(HCI) = 1, т.к. при делении коэффициента перед HCI на самый большой коэффициент в реакции - 6, получается 1.

Когда речь не идет о конкретной реакции, при определении z для сложных веществ можно воспользоваться следующими правилами:

1) для оксидов z равно числу атомов элемента, умноженному на степень окисления элемента;

2) для кислот z равно основности кислоты;

3) для оснований z равно кислотности основания;

4) для солей z равно числу катионов металла, умноженному на заряд катиона.

Количество вещества эквивалента обозначается vЭ,единица измерения - моль. Один моль эквивалента вещества содержит 6,022-1023 эквивалентов.

Молярная масса эквивалента MЭ - это масса 1 моль эквивалентов вещества, измеряется в г/моль.

Связь между молярной массой эквивалента, количеством вещества эквивалента, массой и молярной массой вещества выражается соотношениями:

Экспериментальное определение молярной массы химического эквивалента цинка в данной работе основано на законе эквивалентов:

Вещества реагируют друг с другом в равных количествах эквивалентов .

Из закона эквивалентов следует, что массы реагирующих друг с другом веществ, а также массы продуктов реакции относятся друг к другу как молярные массы их эквивалентов:

Если вещество находится в газообразном состоянии то для него справедливы соотношения: ; ; где – количество вещества эквивалента; V– объем газообразного вещества в данных условиях; – молярный объем эквивалента вещества в тех же условиях; VM– молярный объем вещества; Z– число эквивалентности.

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ОПЫТА

Устройство прибора для определения молярной массы эквивалента металла представлено на рис.1.

Бюретка (1) емкостью 50 мл соединена резиновыми трубками с воронкой (2) и пробиркой (3). В бюретку наливают воду, которая должна также заполнять часть воронки.

Перед началом опыта необходимо убедиться в герметичности прибора. Для этого, пустую пробирку соединяют с бюреткой, и поднимают воронку так, чтобы уровень воды в ней был выше, чем в бюретке. При этом в приборе создается давление, превышающее атмосферное. Если уровень воды в бюретке не изменяется после незначительного первоначального повышения, то прибор герметичен и готов к работе. В противном случае следует исправить дефекты, допущенные при сборке прибора.

При проведении опыта следует придерживаться следующей последовательности действий:

1. Влить в пробирку на 1/5 ее объема через воронку соляную кислоту. Стенки пробирки при этом должны остаться сухими.

 

 
 

2

 

 
 

 

 
 

 

 

       
 
 
   

 

Рис.1. Прибор для определения молярной массы эквивалента металла

 

2. Держа пробирку в наклонном положении, положить на ее стенку кусочек цинка, взвешенный в лабораторной работе №1 так, чтобы он не соприкасался с кислотой.

3. Присоединить пробирку к прибору, плотно закрыв ее пробкой. Убедиться, что герметичность прибора не нарушена.

4. Передвижением воронки привести воду в ней и бюретке к одному уровню. Отметить и записать уровень воды в бюретке V1, произведя отсчет по нижнему краю мениска (утолщенная поверхностная пленка воды в бюретке). Мениск должен находиться на уровне глаз.

5. Стряхнуть цинк в кислоту. По окончании реакции дать пробирке остыть до комнатной температуры, после чего снова привести воду в бюретке и воронке к одному уровню. Отметить и записать уровень воды в бюретке V2. Разность V1 - V2равна объему выделившегося водорода в реакции:

Zn + 2 HCl = ZnCl2+ h3↑

6. Отметить показания термометра и барометра.

7. Результаты опыта занести в табл. 1.

 

Таблица 1. Результаты опыта.

 

Масса цинка m(Zn), г   Условия опыта   Уровень воды, мл   Объем водорода V(h3), мл  
Атмосферное давление Р, мм рт. ст.   Давление водяного пара h, мм рт ст.   Темпера­тура Т, К   до опыта V1   после опыта V2  
                           

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ОПЫТА

1. По разности уровней воды в бюретке до и после протекания реакции вычислить объем выделившегося водорода при температуре и давлении опыта.

2. Так как водород собирается над водой, то он насыщен водяным паром. Общее давление в приборе равно атмосферному и складывается из парциальных давлений водяного пара и водорода. Чтобы вычислить парциальное давление водорода, нужно из атмосферного давления Р вычесть величину давления насыщенного при температуре опыта водяного пара h. Для нахождения h следует воспользоваться данными табл.2.

P(h3)=P-h

Таблица 2. Давление насыщенного водяного пара при различных температурах.

t,0С   h, мм рт. ст.   t,0С   h, мм рт. ст.   t,°C   h, мм рт. cm.   t,°C   h, мм рт. cm.  
  9,2     12.8     17,5     23.8  
  9,6     13.6     18.6     25,5  
  10,5     14.5     19.8     26,7  
  11,2     15,5     21,1     28,3  
  12,0     16,5     22.4     30.0  

3.Привести объем выделившегося водорода к нормальным условиям (Р0 -760 мм рт.ст., Т0 = 273 К), используя объединенное уравнение газового состояния:

4. Рассчитать экспериментальное значение молярной массы эквивалента цинка в г/моль по закону эквивалентов в соответствии с формулой:

где VЭ(h3) - объем, занимаемый одним моль эквивалента газообразного водорода, равный половине молярного объема водорода, т.е. 11,2 л/моль или 11200 мл/моль.

5. Рассчитать теоретическое значение молярной массы эквивалента цинка, зная молярную массу цинка и эквивалентное число z, численно равное числу электронов, отданных цинком в ходе окислительно-восстановительной реакции с соляной кислотой.

6. Вычислить относительную ошибку опыта по формуле:

ε(%)=

 

 

ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Пример 1

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

Решение:

По закону эквивалентов массы веществ m1 и m2, вступающих в реакцию, пропорциональны молярным массам их эквивалентов

; (1)

(2)

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

Формулу (2) преобразуем относительно объема водорода:

Находим молярную массу эквивалента металла:

По закону эквивалентов:

Относительную атомную массу металла определяем из соотношения:

Пример 2

Определить молярную массу эквивалента Fe2(SO4)3 в реакции ионного обмена: Fe2(SO4)3 + 6NaOH = 2 Fe(OH)3 + 3 Na2SO4.

Решение:

По стехиометрии реакции Z частицы Fe2(SO4)3 равно 6, т. к. при делении коэффициента перед Fe2(SO4)3 получается правильная дробь , знаменатель которой равен 6. Так как , то молярная масса эквивалента сульфата железа (Ш) в данной реакции может быть вычислена по формуле

МЭ(Fe2(S04)3) = M(Fe2(SO4)3) /6 = 400/6 = 66,7 (г/моль).

НЕОБХОДИМЫЙ УРОВЕНЬ ПОДГОТОВКИ СТУДЕНТОВ

1. Знать понятия: эквивалент, число эквивалентности, количество вещества эквивалента, молярная масса эквивалента.

2. Уметь выражать связь между молярной массой эквивалента, количеством вещества эквивалента, массой и молярной массой вещества.

3. Знать закон эквивалентов, уметь применять его для нахождения масс и молярных масс веществ, участвующих или образующихся в реакции.

4. Уметь определять молярную массу эквивалента элемента, эквивалент и молярную массу эквивалента вещества в реакции.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОКОНТРОЛЯ

1. Когда количество вещества эквивалента равно количеству вещества?

2. Определить молярную массу эквивалента Fe(OH)2Cl в реакциях: a) Fe(OH)2Cl + NaOH = Fe(OH)3+ NaCl; 6) Fe(OH)2Cl + 2HCl = FeCl3+ 2 h3O.

3. Почему молярная масса элемента постоянна, а молярная масса его эквивалента может изменяться?

4. Может ли молярная масса эквивалента элемента или вещества быть больше его молярной массы и почему?

5. Почему при расчетах масс реагентов по молярным массам их эквивалентов не нужно знать значения коэффициентов в уравнении реакции?

6. Найти массу алюминия, если при его полном растворении в кислоте выделяется такое же количество водорода, что и при растворении 1,752 г цинка. Молярная масса эквивалента цинка равна 32,69 г/моль, молярная масса эквивалента алюминия - 8,99 г/моль.

7. Для нейтрализации кислоты гидроксидом калия на ее 1,866 г потребовалось 15 г гидроксида калия, молярная масса эквивалента которого равна 56 г/моль. Вычислите молярную массу эквивалента кислоты.

ЛИТЕРАТУРА

1. Курс общей химии./Под ред. Н.В.Коровина. - М.:Высш. шк., 1990. -С. 147.

2. Л.М.Романцева, З.Л.Лещинская, В.А.Суханова. Сборник задач и упражнений по общей химии. - М. :Высш. шк., 1991. - С.44 - 47.

 

 

Лабораторная работа № 3

 



infopedia.su

Закон эквивалентов. Понятие эквивалент. Молярная масса эквивалента

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 10Следующая ⇒

Одним из основных законов химии является закон эквивалентов, открытый в конце 18 века: массы элементов, соединяющихся друг с другом, пропорциональны их эквивалентам:

где mA, mВ – массы взаимодействующих веществ А и В;

ЭА и ЭВ – эквиваленты этих веществ.

Эквивалент – это реальная или условная частица, которая в кислотно-основных реакциях ионного обмена равноценна одному атому или одному иону водорода, а в окислительно-восстановительных реакциях одному электрону.

Массу одного моля эквивалента элемента называют молярной массой эквивалента MЭ(X). Значение эквивалента веществ зависит от того, в какой конкретной реакции участвует это вещество.

Молярная масса эквивалента химического элемента (MЭ(X)), а также простых или сложных веществ рассчитывается по формуле

где M(X) – молярная масса; вал – суммарная валентность.

Для простых веществ суммарная валентность определяется произведением валентности атома химического элемента и числа атомов. Так, молярная масса эквивалента алюминия составляет MЭ(AI)=27/3=9 г∙моль-1. Молярные массы эквивалента кислорода и водорода следует запомнить, они равны соответственно MЭ(О)=16/2=8г∙моль-1, МЭ(Н)=1/1=1 г моль-1.

Молярные массы эквивалента сложных веществ вычисляются по их химическим формулам с учетом происходящих химических реакций.

К сложным веществам относятся оксиды, гидроксиды, соли.

Суммарная валентность оксидов равна произведению валентности кислорода (2) на количество атомов кислорода в молекуле. Суммарная валентность гидроксидов определяется их кислотностью, которая равняется числу замещенных гидроксильных групп. Суммарная валентность кислотравняется основности данных соединений, которая определятся числом замещенных атомов водорода. Суммарная валентность соли равняется произведению валентности катиона и количества катионов в молекуле, или валентности аниона и количества анионов в молекуле.

Молярная масса эквивалентов сложных веществ может быть определена как сумма молярных масс эквивалентов элементов или условных частиц, образующих данное вещество.

Мэ(оксиды)=Мэ(О)+Мэ(элемента)=8+Мэ(элемента), т.к. Мэ кислорода величина постоянная, равна 8 г∙моль-1.

Мэ(кислота)=Мэ(Н)+Мэ(кислотного остатка)=1+Мэ(кислотного остатка), т.к. Мэ водорода величина постоянная, 1 г∙моль-1

Мэ(гидроксиды)=Мэ(OH-)+Мэ(металла)=17+Мэ(металла), т.к. Мэ “OH” групп величина постоянная, равна 17 г∙моль-1.

Мэ(соли)=Мэ(катиона)+Мэ(кислотного остатка).

Пример 1. Выразите в молях: а) 6,02∙1021молекул CO2; б) 1,20∙1024 атомов кислорода; в) 2,00∙1023 молекул воды. Чему равна мольная (молярная) масса указанных веществ?

Решение. Моль – это количество вещества, в котором содержится число частиц любого определенного сорта, равное постоянной Авогадро (6,02 ∙1023). Отсюда:

а) 6,02∙1021, т.е.0,01 моль; б) 1,20∙1024,т.е. 2 моль; в) 2,00∙1023м,т.е.1/3 моль.

Так как молекулярные массы СО2 и h3O и атомная масса кислорода соответственно равны 44; 18 и 16 а.е.м., то их мольные (молярные) массы равны: а) 44 г/моль; б) 18 г/моль; в) 16 г/моль.

Пример 2. Определите эквивалент (Э) и эквивалентную массу МЭ (Х) азота, серы и хлора в соединениях NHз ,h3S и HCl.

Решение. Масса вещества и количество вещества – понятия неидентичные. Масса выражается в килограммах (граммах), а количество вещества – в молях.

В данных соединениях с 1 моль атомов водорода соединяется 1/3 моль азота,1/2 моль серы и 1 моль хлора. Отсюда Э(N) =1/3 моль, Э(S) =1/2 моль, Э(Cl) =1 моль. Исходя из мольных масс этих элементов определяем их эквивалентные массы:

МЭ (N) =1/3∙14= 4,67 г/моль;

МЭ (S) =1/2∙32= 16 г/моль;

МЭ (Cl) =1∙35,45= 35,45 г/моль.

Пример 3.На восстановление 7,09 г оксида двухвалентного металла требуется 2,24 л водорода(н.у.). Вычислите эквивалентную массу оксида и эквивалентную массу металла. Чему равна атомная масса металла? Нормальные условия по Международной системе единиц (СИ): давление 1,013∙105Па (760 мм рт. ст.=1 атм), температура 273 К или 00 С.

Решение. Согласно закону эквивалентов массы (объемы) реагирующих друг с другом веществ m1 и m2 пропорциональны их эквивалентным массам (объемам):

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

Объем, занимаемый при данных условиях мольной или эквивалентной массой газообразного вещества, называется мольным или, соответственно, эквивалентным объёмом этого вещества. Мольный объём любого газа при н.у. равен 22,4 л. Отсюда эквивалентный объём водорода VmЭ (Н2) = 22,4/2=11,2 л, а эквивалентный объём кислорода равен 5,6 л.

В формуле (2) отношение mН2/mЭ(Н2) заменяем равным ему отношением VН2/VmЭ(Н2), где VН2- объём водорода, VmЭ(MeO) - эквивалентный объём водорода:

Из уравнения (3) находим эквивалентную массу оксида металла mЭ (МеО):

Согласно закону эквивалентов mЭ (МеО) = mЭ (Ме) + mЭ (О2), отсюда

mЭ (Ме) = mЭ (МеО) - mЭ (О2) =35,45- 8 = 27,45 г/моль.

Мольная масса металла определяется из соотношения mЭ = А/В ,

где mЭ - эквивалентная масса, А- мольная масса металла, В- стехиометрическая валентность элемента; А= mЭ ∙ В =27,45∙2 = 54,9 г/моль. Так как атомная масса в а.е.м. численно равна мольной (молярной) массе, выражаемой в г/моль, то искомая атомная масса металла 54,9 а.е.м.

Пример 4. Вычислите эквиваленты и эквивалентные массы h3SО4 и Аl(OH)3 в реакциях, выраженных уравнениями:

h3SО4 + КОН= КHSО4 + h3O (1)

h3SО4 + Мg= MgSО4 + h3 (2)

Al(ОH)3 + НCl= Al(ОH)2 Cl+ h3O (3)

Al(ОH)3 + 3НNO3 = Al(NО3)3 + 3h3O (4)

Решение. Эквивалент (эквивалентная масса) сложного вещества, как и эквивалент (эквивалентная масса) элемента, может иметь различные значения и зависит от того, в какую реакцию обмена вступает это вещество. Эквивалентная масса кислоты (основность) равна мольной массе (М), деленной на число атомов водорода, замещенных в данной реакции на металл (на число вступающих в реакцию гидроксильных групп). Следовательно, эквивалентная масса h3SО4 в реакции (1) Мh3SО4=98 г/моль, а в реакции (2) Мh3SО4/2=49 г/моль. Эквивалентная масса Al(OH) 3 в реакции (3) МAl(ОH)3 = 78 г/моль а в реакции (4) МAl(ОH)3/3 =26 г/моль.

Пример 5. Сколько металла, эквивалентная масса которого 12,16 г/моль, взаимодействует с 310 см3 кислорода (н.у.)?

Решение. Так как молярная масса О2 (32 г/моль) при н.у. занимает объем 22,4 м, то объем молярной массы эквивалента кислорода (8 г/моль) будет равен 22,4/4 = 5,6 = 5600 см3. По закон эквивалентов

или ,

откуда тМе= 12,16 ∙ 310/5600 = 0,673 г.

Пример 6.Из 3,85 г нитрата металла получено 1,60 г его гидроксида. Вычислите молярную массу эквивалента металла (тЭ(Ме) ).

Решение. При решении задачи следует иметь в виду: а) молярная масса эквивалента гидроксида равна сумме молярных масс эквивалентов металла и гидроксильной группы; б) молярная масса эквивалента соли равна сумме молярных масс эквивалентов металла и кислотного остатка. Вообще молярная масса экви­валента химического соединения равна сумме молярных масс эквивалентов составляющих его частей.

Учитывая сказанное, подставляем соответствующие данные в уравнение (1) примера 3:

mЭ(Ме) = 15 г/моль

Пример7. В какой массе Са(ОН)2 содержится столько же эквивалентных масс, сколько в 312 г А1(ОН)3?

Решение. Молярная масса эквивалента А1(ОН)3 равна 1/3 его молярной массы, т.е. 78/3 = 26 г/моль. Следовательно в 312 г А1(ОН)3 содержится 312/26 =12 эквивалентов. Молярная масса эквивалента Са(ОН)2 равна ½ его молярной массы, т.е. 37 г/моль. Отсюда 12 эквивалентов составляют 37 г/моль ∙ 12 моль = 444 г.

Пример 8.Вычислите абсолютную массу молекулы серной кислоты в граммах.

Решение. Моль любого вещества содержит постоянную Авогадро NAструктурных единиц (в нашем примере молекул). Молярная масса h3SO4 равна 98,0 г/моль. Следовательно, масса одной молекулы 98/(6,02∙1023) = 1,63∙10-22г.

Читайте также:

lektsia.com



О сайте

Онлайн-журнал "Автобайки" - первое на постсоветском пространстве издание, призванное осветить проблемы радовых автолюбителей с привлечение экспертов в области автомобилестроения, автоюристов, автомехаников. Вопросы и пожелания о работе сайта принимаются по адресу: Онлайн-журнал "Автобайки"