|
12. Закон Эквивалентов.
|
|
| FilIgor | Дата: Воскресенье, 11.11.2012, 11:00 | Сообщение # 1 |
 Эксперт
Группа: Супермодераторы
Сообщений: 6490
| 12. Закон эквивалентов. Понятие эквивалента. Задачи на применение закона эквивалентов.
Определение.
Химический эквивалент - условная частица, в целое число раз меньшая, или равная, соответствующей ей формульной единицы - атома, молекулы, иона и т.д.
Грубо говоря, без учета определения и ряда оговорок, это частица вещества, соответствующая одной единице валентности.
Как это отражается на массе эквивалентных частиц?
ZnCl2. Двухалентный цинк, Э = 1/2 молярной массы.
AlCl3. Трехвалентный алюминий, Э = 1/3 М.
Al2(SO4)3. Два трехвалентных алюминия, Э = 1/(2*3) = 1/6 М.
CrO3. Шестивалентный хром, Э = 1/6 молярной массы.
Число 1/2, 1/3, 1/6, т.е. число, показывающее, какая часть молекулы (молярной массы) соответствует одному эквиваленту, называются фактор эквивалентности, f.
Видно, что молярную массу эквивалента можно найти по формуле:
Мэ = Mr*f, где Mr - молярная масса вещества, но так же может быть атомная масса, масса иона и т.д.
Для водорода эквивалентная масса составит mэ = 2*(1/2) = 1 г-экв. f = 1/2, поскольку каждый атом водорода соответствует одной единице валентности (одному эквиваленту), а молекула водорода двухатомна.
Эквивалентный объем составит Vэ = Vм * f = 22,4*(1/2) = 11,2 л/моль-экв.
Для кислорода эквивалентная масса составит mэ = 32*(1/4) = 8 г-экв. f = 1/4, поскольку каждый атом кислорода соответствует двум единицам валентности (двум эквивалентам, кислород двухвалентен), а молекула кислорода двухатомна.
Эквивалентный объем составит Vэ = Vм * f = 22,4*(1/4) = 5,6 л/моль-экв.
Отсюда выведем другое определение:
Химический эквивалент - это массовое количество хим. элемента или сложного в-ва, соединяющееся с 1 массовой частью водорода или 8-ю массовыми частями кислорода или заменяющее их в хим. соединениях.
Определение.
Закон эквивалентов.
Вещества реагируют друг с другом в количествах, равных их эквивалентвм, nэ(А) = nэ(В).
Некоторую особенность имеет определение эквивалентных масс веществ, участвующих в ОВР.
В этом случае масса эквивалента есть отношение массы вещества к количеству отдаваемых или принимаемых электронов.
Мэ = M/n(e).
Примеры.
10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O
Железо отдает 1 электрон: Fe+2 - e = Fe+3
Mэ = M(FeSO4)/1 = M(FeSO4)
Марганец принимает 5 электронов:
Mn+7 + 5e = Mn+2
Мэ(KMnO4) = М(KMnO4)/5
4K2Cr2O7 + 3Na2S2O3 + 13H2SO4 = 3Na2SO4 + 4Cr2(SO4)3 + 4K2SO4 + 13H2O
Хром принимает 6 электронов, Мэ(K2Cr2O7) = Mr(K2Cr2O7)/6
Сера (суммарно в составе молекулы) отдает 8 электронов, Мэ = М(Na2S2O3)/8
charset="utf-8">
data-yashareType="button" data-yashareQuickServices="yaru,vkontakte,facebook,twitter,odnoklassniki,moimir,lj"
>
Поддержать проект
|
|
|
It's futile to speculate about what might have been |
| |
| |
| FilIgor | Дата: Воскресенье, 11.11.2012, 11:23 | Сообщение # 2 |
|
Эксперт
Группа: Супермодераторы
Сообщений: 6490
| Задание 12.1
а) Один эквивалент некоторого элемента составляет 20 г-экв. Вычислить:
-сколько процентов водорода содержится в гидриде этого элемента;
б) Один эквивалент некоторого элемента составляет 32 г-экв. Вычислить:
-сколько граммов водорода потребуется для восстановления 10 г. его кислородного соединения.
Решение.
а) Химический эквивалент - это массовое количество хим. элемента или сложного в-ва, соединяющееся с 1 массовой частью водорода.
У нас уже дан эквивалент. 20 г. Из определения следует, что он соединится с 1 граммом водорода.
Тогда, эквивалент гидрида, очевидно, будет весить 20 + 1 = 21 г. И в нем будет содержаться 1 г. водорода.
Определим процент водорода.
ω(H) = 100m(H)/(m(H) + m(Элемент)) = 100*1/(20 + 1) = 4,76%.
б) Как нам уже известно, эквивалент кислорода составляет 8 г.
Значит, эквивалент оксида составит 32 + 8 = 40 г.
Вот чем хороши эквивалентные отношения! Нам даже не важна формула. Это может быть что угодно, Х2О, ХО, Х2О3, как угодно.
Мы работаем с универсальной эквивалентной частицей.
И можем легко прийти к пропорции, которая позволит нам установить массу кислорода в 10 г. кислородного соединения:
8 г. --- 40 г.
Х г. --- 10 г.
Х = 2 г. Итак, в соединении 2 грамма кислорода. Несложно установить, что этой массе кислорода соответствует 0,25 г. водорода (по условной реакции H2 + O = H2O).
Например, CuO + H2 = Cu + H2O
Второй способ решения.
Мы установили, что эквивалент оксида составляет 40 г.
Следовательно, эквивалентное количество вещества составит nэ = m/Mэ = 10/40 = 0,25 моль-экв.
По закону эквивалентов, водорода требуется столько же, т.е. 0,25 эквивалента, что составит:
m = nэ*Мэ(водорода) = 0,25*1 = 0,25 г.
charset="utf-8">
data-yashareType="button" data-yashareQuickServices="yaru,vkontakte,facebook,twitter,odnoklassniki,moimir,lj"
>
Поддержать проект
|
|
|
It's futile to speculate about what might have been |
| |
| |
| FilIgor | Дата: Воскресенье, 11.11.2012, 15:15 | Сообщение # 3 |
|
Эксперт
Группа: Супермодераторы
Сообщений: 6490
| Задача 12.2
Определите молярную массу эквивалента двухвалентного металла, если 7,2 г оксида этого металла образуют 15,2 г сульфата металла.
Что это за металл?
Решение.
По закону эквивалентов, nэ(А) = nэ(В).
В то же время, эквивалентное количество вещества (моль-экв) можно найти так же, как просто количество вещества, разделив массу на молярную массу, только эквивалента.
nэ(А) = m(A)/Mэ(А)
Тогда,
m(A)/Mэ(А) = m(В)/Mэ(В)
Эквивалентная масса оксида металла составит (х + 8), где х - эквивалентная масса металла.
Эквивалентная масса сульфата металла составит (х + 48), где 48 - эквивалентная масса сульфат - аниона.
Отсюда,
7,2/(х + 8) = 15,2/(х + 48)
Решая уравнение, находим, что х = 28.
Поскольку металл двухвалентный, f = 1/2.
Эквивалентная масса ищется как Мэ = Mr*f = Mr*(1/2) = Mr/2.
Следовательно, Mr = 2Mэ = 2*28 = 56.
Такой массой обладает железо, Fe.
charset="utf-8">
data-yashareType="button" data-yashareQuickServices="yaru,vkontakte,facebook,twitter,odnoklassniki,moimir,lj"
>
Поддержать проект
|
|
|
It's futile to speculate about what might have been |
| |
| |
| FilIgor | Дата: Воскресенье, 11.11.2012, 15:48 | Сообщение # 4 |
|
Эксперт
Группа: Супермодераторы
Сообщений: 6490
| Задача 12.3
В хлориде неизвестного металла массовая доля хлора равна 44,8%.
Чему равна молярная масса эквивалента металла? Какой это металл, если валентность его равна двум.
Решение.
ω(металла) = 100 - ω(хлора) = 100 - 44,8 = 55,2 %.
По закону эквивалентов,
ω(металла) / Мэ(металла) = ω(хлора) / Мэ(хлора). Хлор в соединениях с металлами проявляет валентность 1, следовательно Мэ(хлора) = 35,5 г-экв.
Получаем:
55,2/Мэ(металла) = 44,8/35,5,
отсюда Мэ(металла) = 43,8 г/моль-экв.
М(металла) = Мэ * валентность 43,8*2 = 87,6 г/моль, это стронций.
Задача 12.3.1
Определить эквивалентную массу металла, 24 г. которого соединяются с 11,2 л. (н.у.) кислорода.
Решение.
Эквивалентный объем кислорода составляет Vэ = Vмf = 22,4*(1/4) = 5,6 л.
По закону эквивалентов,
m(мелалл)/Мэ(металл) = V(O)/Vэ(О)
24/Мэ(металл) = 11,2/5,6
Мэ(металл) = 12 г-экв/моль.
Задача 12.3.2
Определить эквивалентные массы некоторого металла и никеля, если 0,075 г металла вытесняют из раствора никелевой соли 0,1835 г никеля, а из раствора кислоты – 70 мл. водорода, приведенного к нормальным условиям.
Решение.
По закону эквивалентов, количество вещества эквивалентов металла равно количеству эквивалентов никеля и равно количеству вещества эквивалентов водорода.
nэ(Me) = nэ(Ni) = nэ(H2)
Количество воследнего легко установить:
nэ(H2) = V/Vэ = 70/11200 = 0,00625 моль-экв.
Тогда:
mэ(Me) = 0,075/0,00625 = 12 г/моль-экв. nэ(Ni) = 0,1835/0,00625 = 29,36 г/моль-экв.
charset="utf-8">
data-yashareType="button" data-yashareQuickServices="yaru,vkontakte,facebook,twitter,odnoklassniki,moimir,lj"
>
Поддержать проект
|
|
|
It's futile to speculate about what might have been |
| |
| |
| FilIgor | Дата: Воскресенье, 11.11.2012, 16:06 | Сообщение # 5 |
|
Эксперт
Группа: Супермодераторы
Сообщений: 6490
| Задача 12.4
Металл массой 19,2 г. растворили в азотной кислоте, получив при этом 56,4 г. соли. Определите молярную массу эквивалента металла.
Решение.
Пусть Мэ(металла) = х
Тогда Мэ(соли) = Мэ(металла) + Мэ(NO3-) = х + 62
По закону эквивалентов,
m(металла) / m(соли) = Мэ(металла) / Мэ(соли)
19,2 / 56,4 = х / (х + 62)
х = 32 г/моль-экв.
charset="utf-8">
data-yashareType="button" data-yashareQuickServices="yaru,vkontakte,facebook,twitter,odnoklassniki,moimir,lj"
>
Поддержать проект
|
|
|
It's futile to speculate about what might have been |
| |
| |
| FilIgor | Дата: Суббота, 17.11.2012, 14:31 | Сообщение # 6 |
|
Эксперт
Группа: Супермодераторы
Сообщений: 6490
| Задача 12.5
Металл образует соединения с кислородом, в которых массовая доля металла сосавляет 76,47%, 68,42% и 52%.
Определить металл, его эквивалентную массу, соответствующую каждому оксиду и формулы оксидов.
Решение.
1. Начнем с первого оксида.
ω(О) = 100 - ω(металла) = 100 - 76,47 = 23,53 %.
По закону эквивалентов,
ω(металла) / Мэ(металла) = ω(О) / Мэ(О).
Мэ(О), как мы помним, равна 8 г/моль-экв.
Получаем:
76,47/Мэ(металла) = 23,53/8
отсюда Мэ(металла) = 26 г/моль-экв.
2. Для второго оксида,
ω(О) = 100 - ω(металла) = 100 - 68,42 = 31,58 %.
ω(металла) / Мэ(металла) = ω(О) / Мэ(О).
Получаем:
68,42/Мэ(металла) = 31,58/8
отсюда Мэ(металла) = 17,3(3) г/моль-экв.
3. Для третьего оксида,
ω(О) = 100 - ω(металла) = 100 - 52 = 48 %.
ω(металла) / Мэ(металла) = ω(О) / Мэ(О).
Получаем:
52/Мэ(металла) = 48/8
отсюда Мэ(металла) = 8,6(6) г/моль-экв.
Определим металл.
Возьмем первую массу (26 г-экв) и методом подбора (помня, что валентности - целые числа) домножим на 2, 3, 4.
26*2 = 52, такую массу имеет хром, Cr.
Домножение на 3, 4 и далее не дает массы, соответствующей какому-либо элементу.
Итак, хром.
В первом случае он имеет валентность 52/26 = 2. Оксид CrO.
Во втором случае - 52/17,3(3) = 3. Оксид Cr2O3.
В третьем случае - 52/8,6(6) = 6. Оксид CrO3.
charset="utf-8">
data-yashareType="button" data-yashareQuickServices="yaru,vkontakte,facebook,twitter,odnoklassniki,moimir,lj"
>
Поддержать проект
|
|
|
It's futile to speculate about what might have been |
| |
| |
