3. Эквивалент. Эквивалент простого и сложного вещества.

ЗАКОН ЭКВИВАЛЕНТОВ

Из закона постоянства состава следует: элементы соединяются друг с другом в строго определенных количественных соотношениях. Поэтому в химию были введены понятия эквивалента и молярной массы эквивалента.

Эквивалент^) вещества показывает, какое его количество в молях соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях. Например, в Н₂О эквивалент кислорода равен 1/2 моля, а в CHi - эквивалент углерода равен 1/4 моля.

Молярная масса эквивалента вещества (Мэ) - это масса 1 моля эквивалента этого вещества (г/моль). Мэ — Э*М. Молярные массы эквивалентов простых и сложных веществ зависят от стехиометрии реакций, в которых участвуют эти вещества.

Нахождение эквивалента и молярных масс эквивалентов (Мэ) сложных веществ:

1. Кислоты (общая формула кислот Н„А)

Эаюшиа⁼ 1 / Число ионов Н\ замещенных в реакции (моль).

Мэ = М/ П я+- = Эщакта « Мбайта

2. Основания (общая формула Ме(ОН)п

Эосновате^ 1 /Число ионов ОН", замещенных в реакции (моль).

МЭ = М/ П₀Н - Э основание* Мосноваюе .

3. Соли (общая формула Ме„А_п)

Э саль⁼ 1 /Число атомов Ме*Валентность Me (моль).

МЭ =М/П_Ме *Вм_е ⁼ Э camfMcaa,.

4. Окислители (окислитель + пе = восстановитель)

Э оюк-ль ⁼ 1/Число принятых электронов (моль). Мэ=М/пе =Э_окис.лъ *М_окис-ль

5. Восстановители (восстановитель - пе = окислитель)

Э восс»мб⁼ 1 /Число отданных электронов (моль).

Мэ = М/Пе = Э еосст-лъ. *Л^«ж

6. Элементов в химическом соединении

1 / Валентность элемента (моль). Мэ=МУВ = Э

Число молей (п„) показывает, сколько молей вещества содержится в известной массе (т) этого вещества: п_м-т/М (моль).

Число эквивалентов (п_э) показывает, сколько эквивалентов вещества содержится в известной массе (т) этого вещества: п_э = т /Мэ (моль) или п_э = т /Э >М (моль).

Закон эквивалентов. Массы реагирующих веществ пропорциональны молярным массам эквивалентов этих веществ.Рассмотрим закон эквивалентов на примере взаимодействия:

2NaOH + H₂SO₄ = Na^O^HjO

m(NaOH)/m(H₂SO4) = M3(NaOHi)/M,(H₂SO₄) или п_э (NaOH) - n, (H₂SO₄) Если одно из реагирующих веществ находится в газообразном состоянии, например,

С(тв.) + О₂ = СО₂, то

m(C)/F(0₂) = M,(C)/F,(0₂).

Для газообразного кислорода F, = 1/4-22,4 = 5,6 л, т.е 1 эквивалент газообразного кислорода при н.у. занимает объем 5,6л. Кислород в этой реакции выступает в роли окислителя

О₂ + 4е = 2О"² , один моль молекулярного кислорода принимает 4 электрона, Э(О₂) = % (моль)

Пример 1. Рассчитайте молярную массу эквивалента металла и его атомную массу, если 1,215 г его вытесняют из серной кислоты 1,12 л водорода (н.у.). Валентность металла в соединении равна 2.

Решение. По условию задачи металл вытесняет из H₂SO 1,12 л Н₂ Используя закон эквивалентов, рассчитаем моляр­ную массу эквивалента металла: 1,215/М^Ме) = 1,12/11,2, отсюдаМ_э(Ме) = 12,15 г/моль.

Молярная масса эквивалента связана с атомной массой соотношением:

М₃ (Элемент) = Атомная масса (А) • Валентность, отсюда

М(Ме) = 12,15.2 = 24,30 (г/моль).

По периодической системе элементов находим, что этот металл - Mg .

Пример 2. Вычислите молярную массу эквивалента Си(ОН)₂ в реакциях:

а) СХОНЬ + НС1 = CuOHCl + Н₂О, б) СифЩ, + H₂S0₄ = CuSO₄ + 2H₂0,.

Решение. Для нахождения Л/, (Си(ОН)г) воспользуемся выражением М, = Молярная масса основания/Число ионов ОН', замещенных в реакции.

В реакции а) только одна группа ОН" замещена на ион СГ. М,(Си(ОН)₂) = 97,54/1= 97,54 г/моль;в реакции б) две группы ОН" замещены на ион SO₄²". Л/_э(Си(ОН)₂) = 97,54/2 = 48,22 г/моль.

ЗАДАЧИ

57. Вычислите молярные массы эквивалентов и эквиваленты угольной кислоты в реакциях:

а) Н₂СО₃ + Mg(OH)2 ⁼ MgCOs + 2Н₂О;

б) 2Н₂СО₃ + СДОНЬ = Ca(HCO₃)₂ + 2Н₂О;В) Н₂СОз + 2КОН = К₂СО₃ + 2Н₂О.

40. .Определите молярную массу эквивалента металла, зная, что для полного растворения 2,041 гэтого металла потребовалось 5 г H₂SO₄, молярная масса эквивалента которой равна 49 г/моль.

41. На нейтрализацию 1,888 г ортофосфорной кислоты израсходовано 2,161 г КОН. Вычислитемолярную массу эквивалента НзРО₄ и ее основность в этой реакции. В соответствии с расчетомсоставьте уравнение реакции.

42. Вычислите молярную массу эквивалента металла в следующих соединениях: Mn₂O7, FeSO₄,83(04)2, А1₂(80₄)з.

43. Вычислите эквивалент и молярную массу эквивалента гидроксида железа (III) в реакциях:

а) Ре(ОН)з + ЗНС1 = РеСЬ + ЗН₂О;

б) Fe(OH)₃ + НС1 = Fe(OH)₂Cl + Н₂О;

В) Ре(ОН)₃ + H₂SO₄ = Fe(OH)SO₄ + 2Н₂О.

44. Определите молярную массу эквивалента хлора в следующих соединениях: НС1, НС1О,НСЮз, НС1О4. Чему равен эквивалент хлора?

45. Определите эквивалент и молярную массу эквивалента марганца в следующих соединениях:МпО(ОН)₂, МпО₂, К₂МпО₄, КМпО₄, МпО₃.

46. При сгорании 5,00 г металла образуется 9,44 г оксида металла Определить эквивалентную массуметалла.

47. Масса 1 л кислорода равна 1,4 г. Сколько граммов кислорода расходуется при сгорании 21 гмагния, эквивалент которого равен 1/2 моля?

48. Определить эквивалентные массы металла и серы, если 3,24 г металла образует 3,48 г оксида и3,72 г сульфида.

49. Вычислить атомную массу двухвалентного металла и определить, какой это металл, если 8,34 гметалла окисляются 0,680 л кислорода (условия нормальные).

50. 1,00 г некоторого металла соединяется с 8,89 г брома и с 1,78 г серы. Найти эквивалентные массыброма и металла, зная, что эквивалентная масса серы равна 16,0 г/моль.

51. Для растворения 16,8 г металла потребовалось 14,7 г серной кислоты. Определить эквивалентнуюмассу металла и объем выделившегося водорода (условия нормальные).

52. При взаимодействии ортофосфорной кислоты со щелочью образовалась соль Na₂HPO₄. Найти дляэтого случая значение эквивалентной массы ортофосфорной кислоты.

53. На нейтрализацию 2,45 г кислоты идет 2,00 г гидроксида натрия. Определить эквивалентнуюмассу кислоты.

54. При взаимодействии 5,95 г некоторого вещества с 2,75 г хлороводорода получилось 4,40 г соли.Вычислить эквивалентные массы вещества и образовавшейся соли.

55. Фосфор образует два различных по составу хлорида. Эквивалент какого элемента сохраняется вэтих соединениях постоянным: а) хлора; б) фосфора?

56. Одинаков ли эквивалент хрома в соединениях СгСЬ и Сг2(8О₄)з?