6. Эквивалент. Закон эквивалентов

Пример 1. При взаимодействии 3,49 г металла с избытком разбавленной серной кислоты выделилось 1,68 л (н.у.) газа. Определить молярную массу эквивалента металла и его оксида.

Решение.В соответствии с законом эквивалентов (соотношение 6.3) для процесса

n_экв Me = n_экв H₂

Поскольку f_экв Н₂ = 0,5, то 1 моль эквивалентов водорода при н.у. занимает объем 0,522,4 = 11,2 л. Находим число молей эквивалентов участников реакции:

моль экв.

Наконец, определяем молярную массу эквивалента металла:

^{г/(моль экв).}

Молярная масса эквивалента оксида составит соответственно

23,3 + 8 = 31,3 г/(моль экв).

Пример 2. Сколько литров (н.у.) сероводорода может быть окислено 0,316 г перманганата калия в кислой среде? Сколько граммов серы при этом будет получено?

Решение.Схема протекающего процесса:

KMn⁺⁷O₄ + H₂S^–2 + H⁺ = Mn⁺² + S⁰ + ... .

По закону эквивалентов:

n_экв KMnO₄ = n_экв H₂S = n_экв S.

Эту величину находим по перманганату калия:

= 0,01моль экв.

Далее определяем массу серы:

^m_S ^{= 0,16 г.}

Объем 1 моль эквивалентов сероводорода (н.у.) составит

22,4  f_экв H₂S = 22,4  0,5 = 11,2 л.

Отсюда вычисляем объем газа:

VH₂S = n _экв H₂S  Vэкв = 0,01  11,2 = 0,112 л.

Пример 3. На нейтрализацию 0,164 г кислоты израсходовано 40 мл 0,1 М раствора NaOH. Найти молярную массу эквивалента кислоты.

Решение.По закону эквивалентов:

n_экв NaOH = n_{экв к-ты}

Фактор эквивалентности NaOH в любых обменных реакциях составляет единицу, следовательно, для NaOH молярность и нормальность раствора совпадают. Тогда число молей эквивалентов едкого натра составит 0,040,1=0,004 моль экв. Это значение позволяет определить молярную массу эквивалента кислоты:

^г.

Пример 4. Какой объем 0,1 М раствора К₂Cr₂O₇ потребуется для окисления в кислой среде 200 мл 0,1 М раствора нитрита калия?

Решение.Схема протекающего процесса:

K₂Cr⁺⁶₂O₇ + KN⁺³O₂ + H⁺  Cr⁺³ + KN⁺⁵O₃ + …

Воспользуемся законом эквивалентов в варианте соотношения (6.4):

.

Нормальности растворов составят:

.

Находим неизвестный объем:

мл.

Пример 5. Каким объемом 0,05 М раствора KMnO₄ можно заменить 1 л 10 мас.% раствора K₂Cr₂O₇ плотностью 1,08 г/мл в реакциях окисления-восстановления, протекающих в кислой среде?

Решение.По закону эквивалентов:

n_экв KMnO₄ = n_экв K₂Cr₂O₇

.

Задача фактически сводится к нахождению молярной, а затем – нормальной концентрации раствора K₂Cr₂O₇. Первоначально находим молярную концентрацию:

; ^г/моль.

Далее, учитывая процессы, происходящие при окислении перманганатом и бихроматом калия в кислой среде

Mn⁺⁷O₄^– + 8H⁺ + 5 ē = Mn²⁺ + 4 H₂O

Cr⁺⁶₂O₇ + 14H⁺ + 6 ē = 2Cr³⁺ + 7 H₂O,

производим необходимые вычисления и определяем требуемый объем:

; ;

л.

Приложение

Таблица 1

Стандартные термодинамические характеристики образования

индивидуальных веществ, водных растворов и ионов при 298,15 К

Вещество и состояние	Нобр, кДж/моль	Gобр,кДж/моль	S°, Дж/(мольК)
1	2	3	4
Ag^+ (p-p, ст. с)	105,6	77,13	72,6
[Ag(NH3)2]^+(p-р, ст.с., гип.недис)	-117,2	-17,6	246
AgBr (к)	-100,7	-97,2	107,1
Ag2S (к)	-32,8	-40,8	144,0
Аl (к)	0	0	28,3
Аl2O3 (к)	-1675,7	-1582,3	50,9
А12O3(аморф)	-1602		
Ва^2+(p-p, ст.с)	-524,0	-546,8	8,4
BaSO4(к)	-1458,9	-1347,9	132,2
Вr2(г)	30,9	3,1	245,4
Вr2 (ж)	0	0	152,2
Вr^–(p-p, ст.с)	-121,4	-104,1	83,3
С(г)	715,1	669,7	158,0
C(к, графит)	0	0	5,74
СН4(г)	-74,8	-50,8	186,3
CN^–(p-p, ст.с)	150,6	171,6	96,4
СO(г)	-110,5	-137,1	197,5
СO2(г)	-393,5	-394,4	213,7
СО3^2-(р-р, ст.с)	-676,6	-527,6	-56
С2Н6 (г)	-84,7	-33,0	229,5