Пример 2. Определение эквивалента и молярной массы эквивалента вещества

1. Определите эквиваленты, количество вещества эквивалентов и молярные массы эквивалентов серной кислоты и железа (3) гидроксида в реакциях:

(1)

(2)

(3)

(4)

(5).

Решение. В уравнении (1) в реакцию нейтрализации вступает один ионмолекулы кислоты, следовательно,

.

Количество вещества эквивалентов серной кислоты в этой реакции и молярная масса эквивалентов определяются по формулам:

() =() = 1 моль;() =()·().

Учитывая, что ()= 2·1 + 32 + 4·16 = 98, и, следовательно,(), получим

() == 98.

В уравнении (2) в реакцию с металлическим цинком вступают 2 ионамолекулы кислоты, следовательно,

и() = ½.

Тогда количество вещества эквивалентов серной кислоты в этой реакции и молярная масса эквивалентов будут равны:

() = ½·1 = ½ моль;() = ½·98() = 49.

В уравнении (3) в реакцию с двумя ионамиот двух молекул соляной кислоты вступила одна молекула железа (3) гидроксида, следовательно,

и.

Тогда = ½·1 = ½ моль;= ½·().

Зная, что = 56 + (16+1)·3 = 107 и, следовательно,= 107 г/моль, получим:= ½·107(г/моль) = 53,5 г/моль.

В уравнении (4) одна молекула железа (3) гидроксида взаимодействует с тремя ионами, следовательно, Э() = ⅓ и() = ⅓. Тогда

() = ⅓·1 = ⅓ моль;() = ⅓·107(г/моль) = 36 г/моль.

В уравнении (5) с двумя ионамиодной молекулы серной кислоты взаимодействуют 2 молекулы железа (3) гидроксида. Следовательно, в этой реакции Э() =;() = 1. Затои() = ½. Тогда

(= 1моль;= 107 г/моль;

() = ½·1 моль = 0,5 моль;() =.

Ответ: В уравнении (1) Э() =;() = 1 моль;() = 98 г/моль. В уравнениях (2) и (5) Э() = ½;() = 0,5 моль;(= 49 г/моль. В уравнении (3) Э() = ½;() = 0,5 моль;() = 53,5 г/моль. В уравнении (4) Э() = ⅓;() = 0,3 моль;() = 36 г/моль.

2.Из 3,85 г соли металла нитрата получено 1,60 г его гидроксида. Определите молярную массу эквивалентов металла) в его соединениях.

Решение. Вспомним следствие из закона эквивалентов: молярная масса эквивалентов химического соединения всегда равна сумме молярных масс эквивалентов составляющих это соединение частей. Следовательно,

и.

Ионы иэквивалентны одному иону водорода, следовательно,;.

С другой стороны, согласно закону эквивалентов:

.

Используя значения и, получим:

.

Подставляя в это выражение данные из условия задачи и значения молярных масс ионов (и), получим окончательное уравнение для расчета:

.

Решая уравнение относительно , получим величину молярной массы эквивалента металла:.

Ответ:.

3. Вычислите объем газообразного водорода (при нормальных условиях), который потребуется для получения количества вещества эквивалентов аммиака, равного 4 моль.

Решение.I-й способ.Составим уравнение реакции синтеза аммиака

.

По химическим формулам реагента () и продукта () можно определить их молярные объемы эквивалентов:

.

Аналогично .

Зная по условию задачи количество вещества эквивалентов аммиака, образовавшегося в реакции, можно определить объем выделившегося аммиака:

.

Применим к химическому уравнению реакции закон эквивалентов и, заменив массы реагирующих веществ и продуктов реакции их объемами, получим выражение: .

Преобразовав его относительно ) и подставив полученные значения остальных переменных, рассчитаем объем вступившего в реакцию водорода:

.

II-й способ. Поскольку вещества взаимодействуют в эквивалентных количествах, то для образования 4 моль эквивалентов аммиака понадобилось 4 моль эквивалентов водорода, т.е.. И тогда

.

Ответ:.

4.Определите, какую массу цинка растворили в кислоте, если объем выделившегося водорода при температуре 291и его парциальном давлении 101,3 кПа оказался равным 119,4 мл.

Решение. Вначале находим объем, который занимает 119,4 мл водорода при нормальных условиях, применив объединенный газовый закон:.

Преобразовав его относительно ), и подставив известные значения, получим:

.

Теперь применим закон эквивалентов к реакции вытеснения водорода металлом из кислоты, схема процесса: ,

заменив массу водорода его объемом при н.у. Выведем расчетную формулу, позволяющую определить массу металла цинка, вступившего в реакцию с кислотой: .

Зная, что молярный объем эквивалента водорода и, окончательно получим:

.

Ответ: в кислоте растворили 0,326 г цинка.

5. К раствору, содержащему 1 г азотной кислоты, прибавили 1 г натрия гидроксида. Определите реакцию среды полученного раствора.

Решение. Реакция среды раствора после смешивания кислоты и щелочи будет зависеть от того, какой из компонентов был взят в избытке. Из уравнения реакции нейтрализации

следует, что нейтральная среда будет в том случае, если кислота и щелочь смешаны в эквивалентных количествах.

Используя формулу , рассчитаем количество вещества эквивалентов компонентов раствора до реакции:

;

.

Как показывают расчеты, был взят в избытке, следовательно, реакция среды будет оснóвной.

Ответ: реакция среды оснóвная.