0,075 Г металла вытесняет из раствора соли никеля 0,183 г никеля, а из раствора кислоты – 70 мл водорода, измеренного при нормальных условиях. Определите молярные массы эквивалентов металла и никеля.

Решение.

Эквивалентом называется реальная или условная частица вещества, которая может замещать, присоединять, высвобождать или быть эквивалентна одному иону водорода в обменных или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

Масса одного эквивалента называется молярной массой эквивалента. Задачу решают по закону эквивалентов: «Массы (объемы) реагирующих друг с другом веществ пропорциональны молярным массам эквивалентов (объемам)»:

m₁ : m₂ = М_экв.1 : М_экв.2.

В условии задачи количество выделившегося водорода дано в объемных единицах. Поэтому в выражении закона эквивалентов масса и молярная масса эквивалента газа заменяются объемом и молярным объемом эквивалента:

= .

Молярный объем эквивалента атома водорода (объем, занимаемый молярной массой эквивалента газа при нормальных условиях):

22,4 : 2 = 11,2 л/моль.

Рассчитываем молярную массу эквивалента металла:

= , М_экв.(M) = = 12 г/моль.

Зная молярную массу эквивалента металла, по закону эквивалентов можно определить молярную массу эквивалента никеля:

= , = ,

М_экв.(Ni) = = 29,35 г/моль.

Пример 2.

При сгорании трёхвалентного металла в количестве 23,48 г было получено 44,40 г его оксида. Какой металл был сожжен? Определите массу оксида.

Решение.

Чтобы определить, какой металл был сожжен, рассчитаем молярную массу его эквивалента по закону эквивалентов:

= , М_экв.(М) = = 9 г/моль.

Молярная масса эквивалента кислорода равна 8 г/моль, а массу соединившегося с металлом кислорода определяем из соотношения:

m(Me₂O₃) = m(M) + m(O₂), m(O₂) = 44,40 – 23,48 = 20,92 г.

Из формулы A(M) = М_экв.(M) · n рассчитываем атомную массу металла:

A_M = 9 · 3 = 27 г.

По Периодической системе Д. И. Менделеева определяем, что металл с атомной массой 27 – алюминий. Формула оксида алюминия Al₂O₃. Его молярная масса эквивалента:

М_экв.(Al₂O₃) = М_экв.(Al) + М_экв.(O₂);

М_экв.(Al₂O₃) = 9 + 8 = 17 г/моль.

Пример 3.

Определите молярные массы эквивалентов кислот и гидроксидов в реакциях:

1. H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O.

2. 2H₃PO₄ + Ca(OH)₂ = Ca(H₂PO₄)₂ + 2H₂O.

3. Al(OH)₃ + 3NaCl = AlCl₃ + 3NaOH.

4. Zn(OH)₂ + NaCl = ZnOHCl + NaOH.

Решение.

Молярные массы эквивалентов сложных веществ могут иметь различные значения (в зависимости от реакции, в которую они вступают).

Молярные массы эквивалента кислоты, а также гидроксида металла равны их молекулярной массе, деленной на количество атомов водорода или на количество OH^ групп соответственно, замещенных в данной реакции другими атомами или ионами.

В первой реакции в молекуле серной кислоты 2 атома водорода замещаются на металл, во второй – 1 атом водорода фосфорной кислоты замещается на металл, поэтому

М_экв.(H₂SO₄) = = ,

М_экв.(H₂SO₄) = 49 г/моль.

М_экв.(Н₃PO₄) = = ,

М_экв.(H₃PO₄) = 98 г/моль.

В третьей и четвертой реакциях замещаются на хлорид- ионы три и один гидроксид-иона и молярные массы эквивалентов гидроксидов металлов соответственно равны:

М_экв.[Al(OH)₃] = = = 26 г/моль,

М_экв.[Zn(OH)₂] = = = 99,4 г/моль.