1 Раздел. Общая химия. Лабораторная работа № 1 Тема: «Определение молярной массы эквивалента алюминия методом вытеснения водорода из кислоты».

1.1.Теоретическая часть:

Прежде, чем сформулировать закон зквивалента, определим, что такое эквивалент.

Эквивалент – это реальная или условная частица вещества, которая в данной кислотно-основной реакции эквивалентна одному катиону водорода или в данной окислительно-восстано-вительной реакции одному электрону.

Между эквивалентом (Э), атомной массой (А) и стехиометрической валентностью элемента (В) в данном соединении существует зависимость:

Э = А/В

Пример: Э_Al = 27/3=9, Э_Са = 40/2 = 20, Э_Nа = 23/1 = 23

= > Химический эквивалент не является постоянной величиной.

Пример: Э(C) в соединении CO =6 (12/2 =6)

Э(C) в соединении CO₂ =3 (12/4 =3)

Постоянные значения эквивалентов могут быть только у элементов с постоянной валентностью.

Если в реакциях атомы элементов проявляют различную валентность необходимо ввести фактор эквивалентности (обозначаем f_эк), поскольку реагирующие вещества уже не будут равными, а массы этих веществ не являются просто пропорциональными их молярным массам.

Фактор эквивалентности – это число, обозначающее, какая доля реальной частицы вещества эквивалентна одному катиону водорода в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в данной окислительно-восстановительной реакции.

F_экв(x) =

Пример:f_экв(Al⁺³) = 1/3,f_экв (Ca⁺²)= ½

Малярная масса эквивалента – равна произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества.

М_экв = f _экв * М (в-ва)

Пример: М_экв(Al)= 1/3 * 27 = 9г/моль,

М_экв(Са) = 1/2*40 = 20г/моль

Количество моль эквивалента – равна, массе элемента, деленной на молярную массу эквивалента.

n_экв =

Фактор эквивалентности рассчитывают на основании стехиометрических коэффициентов данной реакции

Пример: кислотно-основная реакция

а) H₂S + 2NaOH = Na₂S + 2H₂O f(H₂S) = ½

б) H₂S + NaOH = NaHS + H₂O f(H₂S) = 1

В а) случае происходит замещение двух катионов водорода в каждой молекуле сероводорода

б) в каждой молекуле сероводорода замещается только один катион водорода

Пример: окислительно-восстановительная реакция

а) КМn ⁺⁷O₄+ FeSO₄+H₂SO₄= Mn ⁺²SO₄+ K₂SO₄+F e₂(SO₄)₃+H₂O

М_экв( KMnO₄ ) = 158/5 = 31,6

Понятие об эквиваленте применимо и к соединениям.

Эквивалент соединения – это такое массовое количество его, которое в данной реакции взаимодействует с одним эквивалентом водорода (равен 1), или с одним эквивалентом кислорода (равен 8), или с одним эквивалентом другого вещества.

Эквивалент кислоты – это такое количество кислоты (имеется в виду количество либо в моль, либо в г.), которое содержит 1 моль ионов водорода способных замещаться на металл или любой какой-нибудь катион.

Эквивалентна масса кислоты – численно равна, молярной массе кислоты деленной на число атомов водорода (основность).

М_экв (кислоты) =

или эквивалентная масса кислоты – численно равна, молярная масса кислоты умножить на фактор эквивалентности

М_экв (кислоты) = f _экв (кислоты) * М (кислоты)

f _экв (кислоты) =

Пример: М_экв (H₂SO₄) = 98/2 = 49г/моль

– Или эквивалентная масса кислоты – численно равна, сумме молярных масс эквивалентов водорода и кислотного остатка.

М_экв (H₂SO₄) = М_экв(Н⁺) + М_экв(SO₄^2-) = 1+ 48 = 49г/моль

Эквивалент основания – это такое количество основания, которая содержит 1 моль гидроксогрупп, способных замещаться на кислотный остаток.

Эквивалентная масса основания – численно равна, молярной массе основания деленное на число гидроксогрупп (кислотность основания или валентность металла).

М_экв (основания) =

– или эквивалентная масса основания – численно равна, молярная масса основания умножить на фактор эквивалентности

М_экв (основания) = f _экв (основания) * М (основания)

f _экв (основания) =

Пример: М_экв(Cr(OH)₃) = 103/3 = 34,3 г/моль

– Или эквивалентная масса основания – численно равна, сумме молярных масс эквивалентов катиона и гидроксид иона.

Пример: М_экв(Cr(OH)₃) = М_экв(Cr⁺³) + М_экв(OH^-) = 52/3 + 17 = 34,3г/моль

Эквивалентная масса соли – численно равна, молярной массе соли деленной на произведение числа атомов металла в молекуле, на степень окисления металла.

М_экв (соли) = ,

– или эквивалентная масса соли – численно равна, молярная масса соли умножить на фактор эквивалентности

М_экв (соли) = f _экв (соли) * М (соли)

f _экв (соли) = ,

где N – число атомов металла, п₀ – степень окисления металла

Пример: М_экв(Al₂(SO₄)₃) = 342/2*3 = 57г/моль

– Или эквивалентная масса соли – численно равна, сумме молярных масс эквивалентов катиона и кислотного остатка.

Пример: М_экв(Al₂(SO₄)₃) = М_экв(Al⁺³) + М_экв(SO₄^2-)= 27/3 + 48 =57г/моль

Эквивалентная масса оксида – численно равна, молярной массе оксида деленное на произведение атомов элемента, на степень окисления элемента.

М_экв (оксид) = ,

– или эквивалентная масса оксида – численно равна, молярная масса оксида умножить на фактор эквивалентности

М_экв (оксид) = f _экв (оксид) * М (оксид)

f _экв (оксид) = ,

где N – число атомов элемента, п – степень окисления элемента

Пример: М_экв(Мп₂О₇) = 222/14 = 15,9

– Или эквивалентная масса оксида – численно равна, сумме молярных масс эквивалентов элементов и кислорода.

М_экв(Мп₂О₇) = М_экв(Мп⁺⁷) + М_экв(О^-2) = 55/7 + 8 = 15,9г/моль

Закон эквивалента: Массы (объемы) реагируют друг с другом веществ пропорциональны молярным массам (объемам) их эквивалентов.

,

где m_А, m_В – массы взаимодействующих веществ А и В

М_{э А}, М_{э В} – Молярные массы эквивалентов этих веществ

Это формулой можно пользоваться для вычисления химических эквивалентов простых и сложных веществ.

Эквивалентный объем – это объем занимаемый одним молем эквивалента газа.

V_экв (Н₂) = 11,2л

V_экв (О₂) = 5,6 л