2. Эквивалент. Закон эквивалентов.

Для решения задач по данной теме необходимо разобрать следующие понятия и законы.

Эквивалент вещества Х – это реальная или условная частица данного вещества, которая в данной реакции реагирует с одним атомом водорода (H), или с одним ионом водорода (H+) или с одним электроном (e–), или с любой другой частицей, которая может реагировать с одним атомом водорода, или с одним ионом водорода, или с одним электроном.

Фактор эквивалентности – число, показывающее, какая доля реальной частицы Х эквивалентна одному электрону в данной окислительно–восстановительной реакции, или одному иону водорода в данной кислотно–основной реакции.

f экв. (Х) = 1/Z . Фактор эквивалентности может быть равным или меньше единицы.

Например:

а) в реакции HCl + NaOH = NaCl + H₂О, f_экв(НСl) = 1;

б) в реакции 2Cu(OH)₂ + H₂SO₄ = (CuOH)₂SO₄ + 2H₂O, f_экв(Сu(ОН)₂) = 1;

в) в реакции: Са(OH)₂ + 2HCl = CaCl₂ + H₂O, f_экв.(Са(OH)₂) равен 1/2

г) в реакции 2КМnO₄+ 5К₂SO₃+ 3Н₂SO₄ = 2МnSO₄+ 6K₂SO₄ + 3H₂O, f_экв(КМnO₄) = 1/5, f_экв(K₂SO₃) = 1/2, т. к. в полуреакции MnO₄^– + 8H⁺+ 5е^– = Мn²⁺+ 4Н₂O 1 частица MnO₄^– эквивалентна 5 электронам, а в полуреакции SO₃^2– + H₂O = SO₄^2– + 2H⁺ + 2e^– 1 частица SO₃^2– эквивалентна 2 электронам,

Количество вещества эквивалента – количество вещества, в котором структурными элементами являются эквиваленты n(1/Z X).

Например: n (1/2 Ca(OH)₂) = m (Ca(OH)₂) / M (1/2 Ca(OH)₂)

Единица измерения – моль.

Молярная масса эквивалента равна произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества Х.

М (1/Z X) = 1/Z M(X). Единица измерения – г/моль.

Например: M (1/5 KMnO₄) = 1/5 M (KMnO₄) = 158 г/моль / 5 = 31,6 г/моль

Закон эквивалентов. Вещества взаимодействуют между собой в количествах, пропорциональных их химическим эквивалентам.

Согласно закону эквивалентов

n (1/Z X₁) = n (1/Z X₂) или с (1/Z X₁) • V₁ = c(1/Z X₂) • V₂,

где V₁ и V₂ – объемы двух растворов, а с (1/Z X₁) и с (1/Z X₂) – молярные концентрации эквивалентов этих растворов.

Молярная концентрация эквивалента с (1/Z X) – отношение количества вещества эквивалента в системе (например, в растворе) к объему этой системы.

n (1/Z X)

C (1/Z X) = Единица измерения моль/л.

Для закрепления этих понятий следует решить расчетные задачи 1 и 2, а также выполнить задание 1.

Задача 2.1. На титрование 15 мл раствора Н₂SO₄ с молярной концентрацией эквивалента C(1/2 H₂SO₄) = 0,8 моль/л пошло 12 мл раствора КОН. Определить молярную концентрацию эквивалента раствора щелочи.

Дано: Решение:

V (H₂SO₄) = 15 мл H₂SO₄ + 2 KOH = K₂SO₄ + 2 H₂O

С (1/Z H₂SO₄) = 0,8 моль/л /1/ /2/

V (KOH p–p) = 12 мл Cогласно закону эквивалентов

n (1/Z X₁) = n (1/Z X₂) , т.к.

С (1/Z KOH ) – ? n (1/Z X₁) = С (1/Z X₁) • V₁ = С (1/Z X₂) • V₂

c (1/Z H₂SO₄) • V (H₂SO₄) = c (1/Z KOH) • V(KOH)

c (1/Z KOH) = 15 мл • 0,8 моль/л / 12 мл = 1,0 моль/л

Ответ: молярная концентрация эквивалента раствора щелочи равна 1 моль/л.