
- •Министерство образования и науки
- •Содержание
- •Введение
- •1 Строение вещества
- •1.1 Теоретическая часть
- •1.2 Примеры решения задач
- •1.3 Задачи индивидуального расчетного задания
- •2 Растворы и химическое равновесие
- •2.1 Теоретическая часть
- •2.1 Примеры решения задач
- •2.3 Задачи индивидуального расчетного задания
- •3 Химическая кинетика и термодинамика
- •3.1 Теоретическая часть
- •3.2 Примеры решения задач
- •3.3 Задачи индивидуального расчетного задания
- •4 Окилительно-восстановительные процессы
- •4.1 Теоретическая часть
- •4.2 Примеры решения задач
- •4.3 Задачи индивидуального расчетного задания
- •5 Правила выбора задач индивидуальных расчетных заданий
- •Литература
- •Индивидуальные задания
- •Министерство образования и науки
1 Строение вещества
1.1 Теоретическая часть
Закон эквивалентов
Эквивалент Э(X)– реальная или условная частица вещества X, которая в данной кислотно-основной реакции эквивалентна одному иону водорода или в данной окислительно-восстановительной реакции эквивалентна одному электрону.
Фактор эквивалентности fэ(X) – число, обозначающее, какая доля реальной частицы вещества X эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в данной окислительно-восстановительной реакции (Таблица 1).
Молярная масса эквивалента вещества Mэ(X) – масса одного моля эквивалента этого вещества. Она равна произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества X:
Mэ(X) = fэ(X)∙M(X). (1.1)
Количество вещества эквивалента nэ(X) – количество вещества в молях, в котором частицами являются эквиваленты. Его находят как отношение массы вещества к молярной массе эквивалента вещества:
,
(1.2)
Эквивалентный объем, или объем моля эквивалента, Vэ(X) – это объем, который занимает один моль эквивалентов газообразного вещества при нормальных условиях (н.у.).
В результате работ И. Рихтера был открыт закон эквивалентов (1793 г.): все вещества реагируют друг с другом в количествах, пропорциональных их эквивалентам.
Смысл этого закона заключается в том, что моль эквивалентов одного вещества реагирует точно с молем эквивалентов другого вещества, а n молей эквивалентов одного вещества с n моль эквивалентов другого вещества.
Математически закон эквивалентов можно записать:
,
(1.3)
Таблица 1 – Формулы расчета фактора эквивалентности
Частица |
Фактор эквивалентности |
Примеры |
Элемент |
fЭ(В) = 1/В(Э), где В(Э) – валентность элемента |
Фактор
эквивалентности хрома в оксиде хрома
(III)
|
Простое вещество |
fЭ(В) = 1/n(Э)·В(Э), где n(Э) – число атомов элемента (индекс в химической формуле); В(Э) – валентность элемента |
fЭ(H2) = 1/(2×1) = 1/2; fЭ(O2) = 1/(2×2) = 1/4; fЭ(Cl2) = 1/(2×1) = 1/2; fЭ(O3) = 1/(3×2) = 1/6 |
Оксид |
fЭ(В) = 1/n(Э)·В(Э), где n(Э) – число атомов элемента (индекс в химической формуле оксида), В(Э) – валентность элемента |
fЭ(Cr2O3) = 1/(2×3) = 1/6; fЭ(CrO) = 1/(1×2) = 1/2; fЭ(H2O) = 1/(2×1) = 1/2; fЭ(P2O5) = 1/(2×5) = 1/10 |
Кислота |
fЭ(В) = 1/n(Н+), где n(H+) – число отданных в ходе реакции ионов водорода (основность кислоты) |
fЭ(H2SO4) = 1/1 = 1 (основность равна 1) или fЭ(H2SO4) = 1/2 (основность равна 2) |
Основание |
fЭ(В) = 1/n(OН-), где n(ОH–) – число отданных в ходе реакции гидроксид-ионов (кислотность основания) |
fЭ(Cu(OH)2) = 1/1 = 1 (кислотность равна 1) или fЭ(Cu(OH)2) = 1/2 (кислотность равна 2) |
Соль |
fЭ(В) = 1/n(Me)·В(Me)= =1/n(А)·В(А), где n(Ме) – число атомов металла (индекс в химической формуле соли), В(Ме) – валентность металла; n(А) – число кислотных остатков, В(А) – валентность кислотного остатка |
fЭ(Cr2(SO4)3) = 1/(2×3) = 1/6 (расчет по металлу) или fЭ(Cr2(SO4)3) = 1/(3×2) = 1/6 (расчет по кислотному остатку)
|
Частица в окислительно-восстановительных реакциях |
fЭ(В)
= 1/ где
|
Fe2+ + 2e- → Fe0 fЭ(Fe2+) =1/2;
|
Ион |
fЭ(В) = 1/z, где z – заряд иона |
fЭ(SO42–) = 1/2 |
,
(1.4)
,
(1.5)
где m – массы веществ A и B;
,
– молярные массы эквивалентов веществ
A
и B;
,
– объемы газов A
и B
при н.у.;
,
– эквивалентные объемы газов A
и B
при н.у.
Молярная масса эквивалента сложного вещества обладает свойством аддитивности и равна сумме молярных масс эквивалентных его составляющих частей [1]:
Mэ(AxBy) = Mэ(A) + Mэ(B) (1.6)