1.2 Определение эквивалентного числа, фактора эквивалентности для веществ, участвующих в окислительно-восстановительных реакциях (овр).

Определение эквивалентного числа z веществ (окислителей, восстановителей) независимо от класса связано с числом молей электронов, отданных или принятых в ходе реакции от одного моля вещества.

Пример 1. Рассмотрим схему химической реакции:

FeSO₄ +KMnO₄ +H₂SO₄ → Fe₂(SO₄)₃+MnSO₄+K₂SO₄ +H₂O

Для перманганата калия KMnO₄ эквивалентное число z равно 5, т.к. один моль атомов Mn в степени окислении +7 приняв пять моль электронов переходит в степень окисления +2.

Mn⁷⁺+5e =Mn²⁺

Фактор эквивалентности f для KMnO₄ в приведенной выше реакции равен 1/5.

Восстановителем является сульфат железа (II). Эквивалентное число для этого вещества равно 1, т.к.

Fe²⁺ - е = Fe³⁺

Таким образом, для вычисления эквивалентных чисел веществ, участвующих в ОВР необходимо составить электронный баланс, посмотреть число молей, отданных или принятых электронов одним молем окислителя или восстановителя..

Пример 2. В йодометрическом титровании применяется химическая реакция, которая может представлена следующим уравнением:

I₂ + Na₂S₂O₃ →NaI + Na₂S₄O₆

Степень окисления для атома серы в тиосульфате натрия Na₂S₂O₃ равно +2. Степень окисления серы в Na₂S₄O₆ принимает дробное значения +5/2. Не надо переживать из-за дробного значения степени окисления этого. Надо помнить, что степень окисления атома является формальной величиной и она может принимать как целочисленные, так и дробные значения. Итак, составим электронный баланс:

2S⁺² -е → 2S^+5/2

Следовательно, моль тиосульфата натрия отдает один моль электронов. Следовательно, эквивалентное число тиосульфата натрия равно 1. Фактор эквивалентности этого вещества тоже равна единице.

Можно рассуждать по – другому. В этой реакции нетрудно расставить коэффициенты, не привлекая метод электронного баланса или метод ионно-электронных уравнений.

I₂ + 2Na₂S₂O₃ →2NaI + Na₂S₄O₆

Так как моль йода принимает два моля электронов, то два моль тиосульфата натрия то же отдает два моль электронов. Следовательно, один моль тиосульфата натрия отдает один моль электронов и эквивалентное число для тиосульфата равно 1. Фактор эквивалентности для тиосульфата натрия тоже равен единице.

Выполните упражнения для закрепления материала 1.2

1. Определите эквивалентное число z для окислителя в реакции I₂ + Na₂S₂O₃ →NaI + Na₂S₄O₆ . Чему равен фактор эквивалентности?

2. Реакция протекает по схеме K₂Cr₂O₇ + KI + H₂SO₄ →Cr₂(SO₄)₃ +K₂SO₄ + I₂ +H₂O . Определите эквивалентное число z для окислителя. Чему равен фактор эквивалентности f для окислителя.

3. Реакция протекает по схеме K₂Cr₂O₇ + KI + H₂SO₄ →Cr₂(SO₄)₃ +K₂SO₄ + I₂ +H₂O . Определите эквивалентное число z для восстановителя. Чему равен фактор эквивалентности.

4. Процесс окисления пероксида водорода под действием перманганата калия в сернокислой среде описывается уравнением:

H₂O₂ + KMnO₄ + H₂SO₄ → MnSO₄ + O₂ + K₂SO₄ +H₂O

Определите эквивалентное число для восстановителя. Чему равен фактор эквивалентности.

5. Процесс окисления иодида калия пероксидом водорода в сернокислой среде протекает по уравнению:

H₂O₂ + KI + H₂SO₄ → K2SO₄ + I₂ +H₂O

Определите эквивалентное число для восстановителя. Чему равен фактор эквивалентности.

6. Процесс окисления иодида калия пероксидом водорода в сернокислой среде протекает по уравнению:

H₂O₂ + KI + H₂SO₄ → K2SO₄ + I₂ +H₂O

Определите эквивалентное число для восстановителя. Чему равен фактор эквивалентности.

Молярная масса эквивалента M(1/zX).

Теперь, когда мы знаем как вычисляются эквивалентное числа в обменных процессах и в окислительно – восстановительных реакциях, введём понятие молярная масса эквивалента M(1/zX) – это масса одного моль эквивалента вещества. Молярная масса эквивалента вычисляется через молярную массу вещества по формуле:

=M(X)/z=f∙M(X)

Упражнение 1.

Известковый раствор Са(ОН)₂, подвергли нейтрализации до хлорида кальция. Определите эквивалентное число, фактор эквивалентности, молярную массу эквивалента Са(ОН)₂.

Решение. Реакция образования хлорида кальция CaCl₂ протекает по схеме

Са(ОН)₂ + 2HCl = CaCl₂+ 2 H₂O

Гидроксид кальция в этом процессе ведет себя как двукислотное основание. Поэтому эквивалентное число равно двум (z=2). Фактор эквивалентности равен f=1/z= ½. Молярная масса эквивалента гидроксида кальция M(1/2Ca(OH)₂)= рассчитываются по формуле:

M(1/2Ca(OH)₂)=M(Ca(OH)₂)/z=M(Ca(OH)₂)/2=74/2=37 г/моль экв.