Министерство образования и науки Российской Федерации

Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ»

Балаковский инженерно-технологический институт

Химический эквивалент

Методические указания к выполнению лабораторной работы

по курсу «Химия» для студентов технических

специальностей и направлений,

по курсу «Общая и неорганическая химия» для студентов

направления ХМТН всех форм обучения

Балаково 2015

Цель работы: определить эквивалент простого и сложного вещества

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ

Согласно закону эквивалентов, вещества соединяются или взаимно замещают друг друга в количествах, равных или пропор­циональных их эквивалентам.

Эквивалентом вещества называется такое его количество, которое соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях. Эквивалентной массой называется масса 1 эквивалента вещества. Та­ким образом, эквиваленты выражаются в молях, а их эквивалентные массы в г/моль. Например, в соединениях HCl, H₂O эквиваленты хлора и кис­лорода равны соответственно 1 молю, 1/2 моля, а эквивалентные массы – 35,45 г/моль; 15/2 = 8 г/моль.

Эквивалентным объемом называется объем, занимаемый при данных условиях 1 эквивалентом вещества.

Значения эквивалентного объема находят из того, что моль­ный объем любого газа равен 22,4 л/моль. При нормальных усло­виях - 22,4 или содержат по 2 моля атомов водорода или кислорода, т.к. эквивалент водорода равен 1 молю, эквивалент кислорода - 0,5 моля, то в22,4 л Н₂ содержатся 2 эквивалента водорода, а 22,4 л О₂ - 4 эквивалента кислорода. Следовательно, эквивалентный объем водорода равен 22,4 : 2 = 11,2 л/моль, а эквивалентный объем кислорода равен 22,4 : 4 = 5,6 л/моль.

Иногда удобнее пользоваться другой формулировкой закона эквивалентов: массы (объемы) реагирующих друг с другом веществ, пропорциональны их эквивалентным массам (объемам).

Математическое выражение закона эквивалентов

(1)

где m₁, m₂ - массы вступивших в реакцию веществ;

Э₁, Э₂ - эквивалентные массы.

Экспериментальное определение эквивалента вещества сво­дится к установлению состава их водородных или кислородных соединений.

Эквиваленты определяют по данным различных соединений или на основании результатов замещения одного эквивалента другим. Если элементы образуют соединения водородом или кисло­родом, то эквивалент его может быть определен непосредственно из этого соединения. Это так называемое "прямое определение".

Если элемент вытесняет водород из его соединений, то экви­валент такого элемента может быть определен по количеству выделенного водорода. Этот метод называется "методом вытеснения".

Часто применяется "косвенный метод" состоящий в том, что эквивалент определяется по соединению с другим элементом, экви­валент которого известен. Теоретическое значение эквивалента определяется на основе периодической системы Д.И.Менделеева.

Исходя из мольной массы его атомов (А) и его валентности в данном соединении:

(2)

эквиваленты служат, главным образом, для определения атомных масс.

Элементы с переменной валентностью имеют несколько значений эквивалентов.

Понятие об эквивалентах и закон эквивалентов распространяются на сложные вещества: соли, кислоты, основания, оксиды.

Эквивалентом сложного вещества называется такое его количество, которое взаимодействует с эквивалентом другого вещества.

Эквивалентные массы веществ вычисляют, исходя из его моль­ной массы. Эквивалентная масса кислоты равна ее мольной массе, деленной на основность кислоты:

(3)

Эквивалентная масса основания равна его мольной массе, деленной на валентность металла, образующего основание:

(4)

Эквивалентная масса соли равна ее мольной массе, деленной на произведение числа атомов металла на его валентность:

(5)

Эквивалентная масса оксида равна его мольной массе, деленной на произведение числа атомов элемента и его валентность:

(6)

или 3 оксида = 3 элемента + 3 кислорода:

(7)

Подобно эквивалентной массе элемента, эквивалентная масса сложного вещества может иметь несколько значений:

Al(OH)₃ + HCl = Al(OH)₂Cl + H₂O (8)

Al(OH)₃ + 3HNO₃ = Al(NO₃)₃ + 3H₂O (9)

Эквивалентная масса Al(OH)₃ в уравнении (8):

,

а в уравнении (9):

.

Пример. На восстановление 7,09 г оксида двухвалентного металла требуется 2,24 л водорода (н.у.). Вычислите эквивалентную массу оксида и эквивалентную массу металла. Чему равна атомная масса металла?

Решение. Согласно закону эквивалентов, массы реагирующих веществ m₁ и m₂ пропорциональны их эквивалентным массам:

Вычисляют массу выделившегося водорода, зная, что при нормальных условиях I моль любого газа занимает объем 22,4 л: