4 Вопрос Закон эквивалентов. Определение молярных массэквивалентов солей, оснований, кистот, элементов
Закон эквивалентов: Все вещества реагируют и образуются в эквивалентных соотношениях.
Эквивалентное соотношение означает одинаковое число моль эквивалентов. Т.о. закон эквивалентов можно сформулировать иначе: число моль эквивалентов для всех веществ, участвующих в реакции, одинаково.
Рассмотрим реакцию взаимодействия гидроксида алюминия с серной кислотой:2Al(OH)3+3H2SO4= Al2(SO4)3+6H2O.
Из уравнения следует, что 2 моль Al(OH)3 взаимодействует с 3 моль H2SO4, при этом образуется 1 мольAl2(SO4)3 и 6 моль H2O. Таким образом, количество моль реагентов и продуктов (пропорциональное стехиометрическим коэффициентам в уравнении) обычно неодинаково.
Теперь рассмотрим число моль эквивалентов веществ, участвующих в данной реакции. 6 Моль эквивалентовAl(OH)3 взаимодействует с 6 моль эквивалентов H2SO4, при
этом образуется 6 моль эквивалентов Al2(SO4)3 и 6 Моль эквивалентов H2O. Таким образом, количество моль эквивалентов реагентов и продуктов всегда одинаково.
|
Al(OH)3 |
|
H2SO4 |
|
Al2(SO4)3 |
|
H2O |
Количество вещества (B), моль |
2 |
≠ |
3 |
≠ |
1 |
≠ |
6 |
Эквивалентное число z |
3 |
|
2 |
|
6 |
|
1 |
Количество эквивалентов (1/zB),моль |
6 |
= |
6 |
= |
6 |
= |
6 |
Для химической реакции, записанной в общем виде:
aA + bB = cC + dD,где A, B – реагенты, C, D – продуты,
а,b,c,d – стехиометрические коэффициенты;
справедливо равенство:
(1/z А) = (1/z B) = (1/z С) = (1/z D) (8)
Это выражение (8) является математической записью закона эквивалентов.
Число моль эквивалентов вещества можно рассчитать через массу т(В) вещества В:
(1/z B) = 
(9)
или объем V(B) газообразного вещества В:
(1/z B) = 
(10)
Закон эквивалентов дает возможность производить расчеты без уравнения реакции. Кроме того, из закона эквивалентов можно вывести еще одну формулу для расчета молярной массы эквивалента оксида:
М(1/z оксида) = М(1/z элемента) + М(1/z О) = М(1/z элемента) + 8 (11)
Опрееление молярных масс эквивалентов солей, оснований, кислот, элементов
mэкв(оксида) = Моксида/(число атомов кислорода·2);
mэкв(основания) = Моснования/кислотность основания;
mэкв(кислоты) = Мкислоты/основность кислоты;
mэкв(соли) = Мсоли/(число атомов металла·валентность металла).
Можно отметить, что в большинстве случаев кислотность основания равна числу гидроксильных групп в формуле основания, а основность кислоты равна числу атомов водорода в формуле кислоты.
Например: mэкв(Fe2O3) = М(Fe2O3)/(3·2) = 160/6 = 26,7 г/моль;
mэкв(H2SO4) = M(H2SO4)/2 = 98/2 = 49 г/моль;
mэкв(Ca(OH)2) = M(Ca(OH)2)/2 = 74/2 = 37 г/моль;
mэкв(Al2(SO4)3) = M(Al2(SO4)3) = 342/2 = 171 г/моль;
Эквивалентные массы веществ используют для количественных расчетов при химических взаимодействиях между веществами. Огромным преимуществом при этом является то, что для этого не нужно использовать уравнение химической реакции (которое во многих случаях написать затруднительно), нужно только знать, что данные химические вещества взаимодействуют между собой или вещество является продуктом химической реакции.
Для количественных расчетов используется закон эквивалентов: массы реагирующих и образующихся веществ относятся друг к другу, как их эквивалентные массы.
Математическое выражение закона эквивалентов имеет следующий вид:
m1/m2 = mэкв(1)/mэкв(2) |
(1.2) |
где: m 1 и m 2 - массы реагирующих или образующихся веществ,
mэкв(1) и mэкв(2) - эквивалентные массы этих веществ.
Теперь эквивалентом элемента называют такое его количество, которое взаимодействует с 1 молем атомов водорода. Например, в соединениях HCl, H2S, NH3, CH4 эквивалент хлора, серы, азота и углерода равен соответственно 1, 1/2, 1/3 и 1/4 моля.