Тема 2 Эквиваленты. Закон эквивалентов

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.

На основе законов эквивалентов можно вывести следующие формулы для вычисления эквивалентных масс сложных веществ – оксидов, кислот, оснований и солей:

где М – молярная масса соединений, г/моль; Э – их эквивалентная масса.

* Основность кислоты определяется числом атомов водорода, которые замещаются на металл. Кислотность основания определяется числом гидроксильных групп, замещающихся на кислотный остаток.

Пример 1 При растворении 0,0547 г металла в кислоте выделилось 50,4 мл водорода, измеренного при нормальных условиях. Вычислить эквивалент металла.

Р е ш е н и е. Эквиваленты вычисляются по закону эквивалентов, который математически может быть выражен зависимостью

m_Ме / Э_Ме = m_Н2 / Э_Н2 ,

где m_Ме – масса металла; m_Н2 – масса водорода; Э_Ме - эквивалент металла; Э_Н2 – эквивалент водорода.

Если одно из веществ находится в газообразном состоянии, то, как правило, его количество измеряется в объемных единицах, отношение m_Н2/Э_Н2 можно заменить равным ему отношением:

V_Н2 / VЭ_Н2,

где V_Н2 – объем водорода, мл; VЭ_Н2 - эквивалентный объем водорода, мл. Тогда получим

Э_Ме = m_Ме V Э_Н2 / V _Н2 = 0,0547х 11200/ 50,4 = 12,16 моль/л

(11200 мл – эквивалентный объем водорода)

Пример 2. Вычислить эквивалент H₂SO₄ в реакциях: а) с магнием, б) с едким кали зная, что при взаимодействии с КОН образуется кислая соль.

Р е ш е н и е. Из уравнения реакции

H₂SO₄ + Mg = MgSO₄ + H₂

видно, что одна молекула серной кислоты, т.е. 98 г взаимодействует с 24,312 г магния. По закону эквивалентов

m_Ме / Э_Ме = m_Н2SO4 / Э _Н2SO4

Зная, что эквивалент магния равен половине атомного веса, т.е. 12,156, находим эквивалент Н₂SO₄:

Э _{Н2 SO4} = 98 х 12,156/ 24,312 = 49 г/моль

Из уравнения реакции

H₂SO₄ + КОН = КНSO₄ + H₂О

следует, что одна молекула серной кислоты, т.е. 98 г взаимодействует с одной молекулой КОН, эквивалент которой численно равен молярной массе КОН. Следовательно, эквивалент H₂SO₄ в данной реакции равен 98.

Пример 3. Рассчитать атомную массу и эквивалент элемента, зная, что содержание данного элемента в оксиде составляет 46,7% и на один атом приходится два атома кислорода.

Р е ш е н и е. Из закона эквивалентов следует:

46,7 / 53,3 = Э /8, Э = 46,7 х 8 / 53,3 = 7,01 г/моль

Так, как на один атом элемента в оксиде приходится два атома кислорода, то валентность элемента равна четырем, а атомная масса равна 7,01 х 4 = 28,04 г/моль

Задания

21. Один грамм некоторого металла реагирует с 1,78 г серы или 8,89 г брома. Вычислите эквивалентные массы брома и металла, если известно, что эквивалентная масса серы составляет 16 г/моль.

22. Одно и то же количество металла соединяется с 0,2 г кислорода и с 3,173 г одного из галогенов. Определите эквивалент галогена.

23. При разложении 0,4638 г оксида металла получено 0,4316 г металла. Определите эквивалентную массу металла.

24. Сколько литров водорода (условия нормальные) потребуется для восстановления 112 г оксида металла, содержащего 71,43% металла? Каковы эквивалентная масса и эквивалент металла?

25. 1 г двухвалентного металла вытесняет из кислоты при нормальных условиях 0,921 л водорода. Определите, с каким металлом вступает в реакцию кислота.

26. Известно, что 0,432 г металла образуют 0,574 г хлорида. Вычислите эквивалентную массу металла, приняв эквивалентную массу хлора равной 35,5 г/моль.

27. При восстановлении водородом 10,17 г оксида двухвалентного металла образовалось 2,25 г воды, эквивалентная масса которой 9,00 г/моль. Вычислите эквивалентные массы металла и его оксида.

28. Вычислите эквивалентную массу ортофосфорной кислоты в реакциях с раствором КОН с образованием: а) дигидрофосфата калия; б) гидрофосфата калия; в) фосфата калия.

29. Некоторое количество металла, эквивалентная масса которого равна 27,9 г/моль, вытесняет из кислоты 700 мл водорода, измеренного при нормальных условиях. Определите массу металла.

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

31. Один оксид марганца содержит 22,56% кислорода, а другой - 50,50%. Вычислите эквивалентные массы марганца в этих оксидах и составьте их формулы.

32. Вещество содержит 39,0% серы, эквивалентная масса которой 16,0, и мышьяк. Вычислите эквивалентную массу и валентность мышьяка. Составьте формулу этого вещества.

33. При сгорании серы в кислороде образовалось 12,8 г оксида серы(IV). Сколько эквивалентных масс кислорода потребуется на эту реакцию? Чему равны эквивалентные массы серы и ее оксида?

34. При взаимодействии 3,24 г трехвалентного металла с кислотой выделяется 4,03 л водорода, измеренного при нормальных условиях. Вычислите эквивалентную массу и определите, с каким металлом реагировала кислота.

35. На нейтрализацию 1 г основания израсходовано 2,14 г соляной кислоты. Вычислите эквивалентную массу основания.

36. При восстановлении водородом 20,342 г оксида металла образовалось 4,504 г воды, эквивалент которой 9,008. Чему равны эквиваленты металла и его оксида?

37. Вычислите процентное содержание кислорода в оксиде трехвалентного металла, зная, что эквивалент металла 8,9938. Чему равен эквивалент оксида металла? Какой это металл?

38. На полное сгорание 0,15 г некоторого неметалла расходуется 280 мл кислорода, измеренного при нормальных условиях, а при неполном сгорании того же количества неметалла требуется в два раза меньше кислорода. Вычислите эквиваленты: получающихся веществ; неметалла в каждом из получающихся веществ.

39. Вычислите эквивалент и атомную массу элемента, зная, что в его оксиде на один атом элемента приходится три атома кислорода, а содержание кислорода в оксиде составляет 60%.

40. На образование 43,239 г гидрида щелочного металла требуется 5,6 л водорода, измеренного при нормальных условиях. Вычислите эквиваленты щелочного металла и его гидрида. Какой это металл?