Модуль і Лабораторна робота № 2

Тема: Хімічний еквівалент. Визначення хімічного еквівалента металу методом витиснення їм водню.

Мета: визначити молярну масу еквіваленту магнію за об'ємом витиснутого водню.

Знати: поняття хімічний еквівалент, молярна маса еквівалента, молярний об'єм еквівалента, закон еквівалентів.

Вміти: розраховувати молярну масу еквіваленту простих речовин, оксидів, кислот, солей, основ, молярний об'єм еквіваленту газів, розв'язувати задачі на закон еквівалентів.

Теоретичні передумови до заняття

Елементи, що входять до складу хімічних сполук, знаходяться між собою в певних співвідношеннях. Ці співвідношення відповідають їх еквівалентам.

У сучасному розумінні еквівалент – це частина атома, що припадає на одиницю валентності. Відповідно еквівалентна маса – це частина атомної маси, що припадає на одиницю валентності.

Існує поняття фактора еквівалентності - це число, що показує, яка частка реальної частинки речовини еквівалентна одному йону гідрогену в даній кислотно-основній реакції або одному електрону в даній окислювально-відновній реакції. Фактор еквівалентності може дорівнювати 1 або бути менше її.

Наприклад:

fекв.(НС1)=1; fекв.(Н₂SО₄)= 1/2;

fекв.(КМnО₄)=1/5 (кисле середовище)

fекв. = 1/z(х), де z - число еквівалентності.

Молярна маса еквівалентів (М_е) – це маса речовини у грамах, що чисельно дорівнює еквівалентній масі, і має розмірність г/моль. Молярну масу еквівалента елемента визначають за формулою:

Наприклад, для карбону в СН₄ еквівалент дорівнює ¼ атома карбону, молярна маса еквівалента М_е(1/4С) = 12/4 = 3 г/моль. Зі зміною валентності елемента змінюються його еквівалент і еквівалентна маса. Так, у сполуці СО, еквівалент карбону дорівнює ½ , М_е(1/2С) = 12/2 = 6 г/моль.

Знаючи еквівалентну масу елемента і його валентність (В), можна розрахувати його атомну масу:

А(Х) = М_е(¹/_zХ) · В

Задача. Розрахувати еквівалент і еквівалентну масу Сульфуру в сполуках ZnS, SO₂, SO₃.

Рішення. Визначаємо валентність Сульфуру в сполуках і виходячи з визначення поняття “еквівалент”, знайдемо:

для ZnS (валентність сульфуру 2) (г/моль)

для SO₂ (валентність сульфуру 4) (г/моль)

для SO₃ (валентність сульфуру 6) (г/моль)

Молярна маса еквіваленту дорівнює добутку фактора еквівалентності на молярну масу речовини:

Ме(х)=fекв. М(х)

Для визначення числа еквівалентності z необхідно врахувати клас неорганічних речовин і тип хімічної реакції.

Для оксидів z визначається добутком валентності елементу на число атомів елементу (n).

Наприклад:

Для гідроксидів z визначається числом гідроксильних груп (n), тобто кислотністю:

Наприклад:

Для кислот Z визначається числом йонів гідрогену (n), здатних заміщуватися на йони металу, тобто основністю:

Наприклад:

Для солей Z визначається добутком валентності металу В на число атомів металу (n):

Наприклад:

Для реакцій окиснення-відновлення z визначається числом відданих (для відновника) або приєднаних (для окисника) електронів:

Наприклад:

2KMnO₄+3H₂SO₄+5NaSO₃=2MnSO₄+K₂SO₄+5Na₂SO₄+3H₂O

Для речовин, які знаходяться в газоподібному стані, введено поняття еквівалентного об'єму цих речовин.

Молярний об'єм еквівалента - об'єм, який займає один еквівалент газуватої речовини за нормальних умов.

Де V_m – молярний об'эм газу за нормальних умов (22,4 л/моль),

n – число атомів елемента; В – його валентність .

Для водню ;

Для кисню

Знаючи еквівалент одного елементу і визначивши, яка вагова кількість другого елементу сполучається з одним еквівалентом першого, ми тим самим встановлюємо чисельне значення еквіваленту другого елементу, використовуючи закон еквівалентів:

Закон еквівалентів: маси реагуючих речовин пропорційні їх молярним масам еквівалентів.

Молярна маса еквіваленту сполуки дорівнює сумі молярних мас еквівалентів складових її частин.

Задача. При розчиненні у воді 0,045 г тривалентного металу виділилось 56 мл водню, виміряного при нормальних умовах. Визначить еквівалентну масу і назву елементу.

Рішення. Враховуючи, що еквівалентний об'єм водню дорівнює 11,2 л, визначаємо еквівалентну масу металу за формулою:

; (г/моль)

Використовуя співвідношення: М_е(Х) = А(Х)/валентність; визначаємо атомну масу металу: А = 9 · 3 = 27, метал алюміній.