2.2. Химические эквиваленты
Эквивалентом элементов называется количество, соединяющееся с 8 массовыми частями кислорода или 1,0078 массовой частью водорода или замещающее те же количества кислорода или водорода в их соединениях.
Эквивалент элемента (простого вещества) рассчитывают по формуле:
Э = А/В, где Э – эквивалент элемента, г/моль; А – относительная атомная масса элемента, В – валентность элемента. Так эквивалент серы при получении SO2: S + O = SO2 равен ЭS = 32 : 4 = 8.
Эквивалентом сложного вещества называется такое его массовое количество, которое взаимодействует без остатка с одним эквивалентом водорода или кислорода или вообще с одним эквивалентом любого вещества.
Эквивалент сложного вещества определяют по формуле Э = М/Вn, где М – относительная молекулярная масса вещества; В – валентность (заряд) функциональных групп; n – число функциональных групп. Функциональные группы: для кислоты – ионы Н+; для основания – ионы ОН–; для соли – ионы Ме+.
г/моль;
;
.
Эквивалент сложного вещества, так же как и эквивалент элемента, может иметь различные значения и зависит от того, в какую реакцию обмена вступает это вещество.
Эквивалент H2SO4
в реакции H2SO4
+ KOH
= KHSO4
+ H2O
равен
,
а в реакцииH2SO4
+ Mg
= MgSO4
+ H2
равен
.
ЭквивалентAl(OH)3
в реакции Al(OH)3
+ HCl
= Al(OH)2Cl
+ H2O
равен
,
а в реакции (Al(OH)3
+ 3 HNO3
= = Al(NO3)3
+ 3 H2O
равен
.
Примеры составления условия задач и их решения
Задача 185
Вычислить эквивалентную массу металла, зная, что его хлорид содержит 79,78 % хлора и 20,22 % металла.
Решение:
Согласно закону эквивалентов отношение количества металла и хлора в соединении должно быть равно отношению их эквивалентных масс:
;
г/моль.
Задача 190
Вычислить эквивалентную массу оксида и металла, если на восстановление 1,80 г оксида израсходовано 0,833 л водорода (н.у.).
Решение:
В тех случаях, когда одно из реагирующих веществ находится в твердом состоянии, а второе – в газообразном, закон эквивалентов может быть выражен так:
=
;
.
–эквивалентный
объем газа – это объем, который занимает
1 эквивалент вещества при данных условиях.
Значение эквивалентного объема можно
найти, исходя из того, что мольный объем
любого газа при нормальных условиях
равен 22,4 л/моль. При нормальных
условиях эквивалентный объем водорода
равен 11,2 л/моль:
г/моль.
Эквивалентная масса оксида равна сумме эквивалентных масс элемента, образующего оксид, и кислорода: ЭМеО = ЭМе + ЭО ; ЭМе = ЭМеО + ЭО = 24,20 – 8 = = 16,20 г/моль. Эквивалентная масса металла равна 16,20 г/моль.
Задача 196
При растворении 0,5 г метана в кислоте выделилось 0,189 л водорода при температуре 294 К и давлении 101,325 кПа. Вычислить эквивалентную массу металла.
Решение:
Необходимо объем газа привести к нормальным условиям.
л.
Из закона эквивалентов вытекает, что
,
подставив значение величин из условия, получим
г/моль.
В задачах (160–179) определить эквивалентную массу соединения
(первого) в следующих реакциях:
|
160. |
Cr(OH)3 + 2 HCl = CrOHCl2 + 2 H2O |
|
161. |
2 Bi(OH)3 + 3 H2SO4 = Bi2(SO4)3 + 6 H2O |
|
162. |
2 H3AsO4 + 3 Mg(OH)2 = Mg3(AsO4)2 + 6 H2O |
|
163. |
1 Mg(H2PO4)2 + 2 Mg(OH)2 = Mg3(PO4)2 + 4 H2O |
|
164. |
KH2PO4 + 2 KOH = K3PO4 + 2 H2O |
|
165. |
2 Fe(OH)3 + H2SO4 = [Fe(OH)2]2SO4 + 2 H2O |
|
166. |
H3PO4 + Ca(OH)2 = CaHPO4 + 2 H2O |
|
167. |
2 H2SeO4 + Mg(OH)2 = Mg(HSeO4)2 + 2 H2O |
|
168. |
Be(OH)2 + 2 KOH = K2BeO2 + 2 H2O |
|
169. |
NaHSO4 + BaCl2 = BaSO4 + NaCl + HCl |
|
170. |
CuOHNO3 + HNO3 = Cu(NO3)2 + H2O |
|
171. |
Bi(OH)2NO3 + 2 HNO3 = Bi(NO3)3 + 2 H2O |
|
172. |
3 Sn(OH)2 + 2 HNO3 = 3 SnO2 + 2 NO + 4 H2O |
|
173. |
2 NaHSO3 + 2 KOH = Na2SO3 + K2SO3 + 2 H2O |
|
174. |
Ca(HCO3)2 + Ba(OH)2 = BaCO3 + CaCO3 + 2 H2O |
|
175. |
Cu(OH)2 + 2 NaHSO4 = CuSO4 + Na2SO4 + 2 H2O |
|
176. |
H3PO4 + K2CO3 = K2HPO4 + CO2 + H2O |
|
177. |
Cu2(OH)2CO3 + 2 H2SO4 =2 CuSO4 + CO2 + 3 H2O |
|
178. |
2 HNO3 + MgCO3 = Mg(NO3)2 + H2O + CO2 |
|
179. |
[Zn(OH)]2CO3 + H2SO4 = ZnSO4 + CO2 + 2 H2O |
В задачах (180–189) вычислить эквивалентную массу металла по
процентному содержанию его в соединениях:
|
№ задачи |
Металл, % |
Кислород,% |
№ задачи |
Металл, % |
Хлор, % |
|
180. |
52,00 |
48,00 |
185. |
20,22 |
79,78 |
|
181. |
68,42 |
31,58 |
186. |
62,55 |
37,45 |
|
182. |
76,47 |
23,53 |
187. |
45,49 |
54,51 |
|
183. |
84,60 |
15,40 |
188. |
73,86 |
26,14 |
|
184. |
92,82 |
7,18 |
189. |
84,96 |
16,04 |
В задачах (190–195) вычислить эквивалентные массы оксида и металла, если на восстановление определенного количества оксида металла израсходованы следующие объемы водорода (н.у.):
|
№ задачи |
Масса оксида, г |
Объем водорода, л |
№ задачи |
Масса оксида, г |
Объем водорода, л |
|
190. |
1,80 |
0,833 |
193. |
3,4 |
2,24 |
|
191 |
7,09 |
2,24 |
194. |
5,6 |
1,742 |
|
192 |
4,7 |
0,82 |
195. |
10,0 |
5,6 |
В задачах (196–204) вычислить эквивалентную массу металла, если определенное количество его присоединяет или вытесняет следующие объемы газов:
|
№ задачи |
Масса, металла,г |
Взаимодействие |
Объем газа, л |
Темпера- тура, К |
Давление кПа |
|
196. |
0,5 |
Вытесняет Н2 |
0,189 |
294 |
101,325 |
|
197. |
0,207 |
Вытесняет Н2 |
0,274 |
292 |
100,000 |
|
198. |
1,37 |
Вытесняет Н2 |
0,500 |
291 |
101,325 |
|
199. |
8,34 |
Присоединяет О2 |
0,680 |
273 |
101,325 |
|
200. |
0,5 |
Присоединяет Сl2 |
0,33 |
300 |
101,325 |
|
201. |
1,00 |
Присоединяет О2 |
0,512 |
300 |
101,325 |
|
202. |
1,00 |
Присоединяет Cl2 |
0,42 |
300 |
99,3 |
|
203. |
3,24 |
Вытесняет Н2 |
4,03 |
273 |
101,325 |
|
204. |
0,673 |
Присоединяет О2 |
0,310 |
320 |
100,000 |