В какой массе г mgcl2 содержится столько же эквивалентов сколько в

Эквивалент и молярная масса эквивалента сложного вещества определяются конкретной реакцией, в которой участвует данное вещество.

Пример 1.

Чему равен эквивалент и молярная масса эквивалента серной кислоты в реакциях с раствором щелочи, если образуется:

а) NаНSО4 и б) Nа2SО4?

Решение.

А) В реакции с образованием гидросульфата натрия серная кислота нейтрализуется не полностью:

Н2SО4 + NаОН = NаНSO4 + Н2О.

В этой реакции серная кислота проявляет основность равную 1. Из этого следует, что фактор эквивалентности этой кислоты в данной реакции равен 1. Найдем значение эквивалента кислоты в данной реакции:

Э (H2SO4) =1? f = 1/основность = 1.

Найдем значение молярной массы эквивалента кислоты:

Мэкв (H2SO4) =M ? f = M/основность = 98/1 = 98 г/экв,

б) Сульфат натрия образуется при полной нейтрализации кислоты:

Н2SО4 + 2NаОН = Na2SO4 +2Н2О.

В этой реакции основность, проявляемая Н2SO4, равна 2 и значение фактора эквивалентности в этом случае равно 2.

Отсюда:

Э (H2SO4) =1 ? f = 1/основность = 1/2 моль,

Мэкв (½H2SO4) = M/основность = 98/2= 49 г/моль.

Для газообразных веществ удобно пользоваться понятием молярный объем эквивалента (Vэкв).

Молярный объем эквивалента представляет собой объем одного моль эквивалентов газообразного вещества при нормальных условиях. Размерность молярного объема эквивалента [л/моль].

Так, 1 моль эквивалентов водорода (один моль атомов Н) имеет массу 1 г.

Пример 2.

Используя следствие из закона Авогадро, рассчитать объем, занимаемый одним эквивалентом водорода.

Решение.

1 моль молекул Н2 имеет массу 2 г и занимает объем 22,4 л, а объем, занимаемый одним эквивалентом водорода (одним моль атомов элемента водорода), который имеет массу 1 г, найдем из пропорции:

2 г Н2 → 22,4 л

1 г Н2 → х л

x = 11,2 л, т.е. Vэкв (H) =11,2 л/моль.

Аналогично можно рассчитать молярный объем эквивалента для кислорода, который будет равен:

Vэкв (½O) = 5,6 л/моль.

Введение в химию понятия «эквивалент» позволило сформулировать закон, называемый законом эквивалентов: массы реагирующих друг с другом веществ пропорциональны молярным массам их эквивалентов.

Закон эквивалентов можно записать в следующем виде:

где m1 и m2 — массы взаимодействующих веществ; Мэкв.1 и Мэкв.2 — молярные массы эквивалентов.

Если вещества находятся в газообразном состоянии, удобно пользоваться понятием «молярный объем эквивалента» и следующей формулировкой закона эквивалентов: объемы реагирующих друг с другом газообразных веществ пропорциональны молярным объемам их эквивалентов.

V1/V2 = Vэкв1/Vэкв2 , где

V1 и V2 — объемы реагирующих газообразных веществ,

Vэкв1 и Vэкв2 — молярные объемы их эквивалентов.

Пример 3.

Выразите в молях:

а) 6,02·1021 молекул СО2;

б) 1,20·1024 атомов кислорода;

в) 2,00·1023 молекул воды. Чему равна мольная (молярная) масса указанных веществ?

Решение. Моль – это количество вещества, в котором содержится число частиц любого определенного сорта, равное постоянной Авогадро (6,02·1023). Отсюда

а) 6,02·1021, т.е. 0,01 моль;

б) 1,20·1024, т.е. 2 моль;

в) 2,00·1023, т.е. 1 /З моль.

Масса моля вещества выражается в г/моль. Мольная (молярная) масса вещества в граммах численно равна его относительной молекулярной (атомной) массе, выраженной в атомных единицах массы (а.е.м).

Так как молекулярные массы СО2 и Н2О и атомная масса кислорода соответственно равны 44, 18 и 16 а.е.м., то их мольные (молярные) массы равны:

а) 44 г/моль;

б) 18г/моль;

в) 16 г/моль.

Пример 4.

Вычислите значение грамм-эквивалента серной кислоты, гидроксида кальция и сульфата алюминия.

Решение:

ЭH2SO4 =МH2SO4 /2=98/2=49г
ЭСа(OH)2 =МСа(OH)2 /2=74/2=37г
Э Al2(SO4)3 = М Al2(SO4)3 / (2· 3) = 342 / 2= 57 г

Пример 5.

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.

Нормальные условия по Международной системе единиц (СИ): давление 1,013·105 Па (760 мм Т. Ст., 1 атм), температура 273 К или 0°С.

Согласно закону эквивалентов

m1/Мэ(1) = m2/Мэ(2)

m(МеО)/Мэ(МеО) = m(Н2)/Мэ(Н2)

Если одно из веществ находится в газообразном состоянии, то, как правило, его количество измеряется в объемных единицах (мл, л, м 3).

Объем, занимаемый при данных условиях мольной или эквивалентной массой газообразного вещества, называется мольным или, соответственно, эквивалентным объемом этого вещества. Мольный объем любого газа при н.у. равен 22,4 л. Отсюда эквивалентный объем водорода (Vэ) молекула которого состоит из двух атомов, т.е. содержит два моля атомов водорода, равен 22,4:2 = 11,2 л. Отношение mH2 /МЭ(Н2) заменяем равным ему отношением VH2 /VЭ(Н2), где VH2 – объем водорода, VЭ(Н2) эквивалентный объем водорода:

m(МеО)/Мэ(МеО) = V(Н2)/Vэ(Н2)

Находим эквивалентную массу оксида металла МЭ(МеО)

7,09/МЭ(МеО) = 2,24/11,2; МЭ(МеО) = 7,09·11,2/2,24 = 35,45 г/моль.

Согласно закону эквивалентов МЭ(МeO) = МЭ(Мe) + МЭ(O2),

отсюда МЭ(Мe) = МЭ(МeО) – МЭ(O2) = 35,45 – 8 = 27,45 г/моль.

Мольная масса металла определяется из соотношения:

МЭ = А/В,

где: МЭ – эквивалентная масса, г/моль

А – мольная масса металла, г/моль

В – валентность элемента;

А = Мэ·В = 27,45•2 = 54,9 г/моль.

Так как атомная масса в а.е.м. численно равна мольной (молярной) массе, выражаемой в г/моль, то искомая атомная масса металла 54,9 а.е.м.

Пример 6.

При 25 0С и давлении93 кПа. (745 мм Т. Ст.) некоторое количество газа занимает объем 152 мл. Найти, какой объем займет это же количество газа при 0 0С и давлении 101,33 кПа.

Решение.

Подставляя данные задачи в последнее уравнение, получаем:

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

1. 0,075 г металла вытесняет из раствора соли никеля 0,183 г никеля, а из раствора кислоты – 70 мл водорода, измеренного при нормальных условиях. Определите молярные массы эквивалентов металла и никеля. Ответ: 29,35 г/моль

2. При сгорании трёхвалентного металла в количестве 23,48 г было получено 44,40 г его оксида. Какой металл был сожжен? Определите массу оксида. Ответ: Al2O3 ; 17 г/моль.

3. Определите молярные массы эквивалентов кислот и гидроксидов в реакциях:

H2SO4 + 2NaOH = Na2SO4 + 2H2O Ответ: 49 г/моль

2H3PO4 + Ca(OH)2 = Ca(H2PO4)2 + 2H2O Ответ: 98 г/моль

Al(OH)3 + 3NaCl = AlCl3 + 3NaOH Ответ: = 26 г/моль

Zn(OH)2 + NaCl = ZnOHCl + NaOH Ответ: 99,4 г/моль

4. На реакцию с 13,61 г дигидрофосфата калия израсходовано 5,61 г гидроксида калия. Вычислите молярную массу эквивалента дигидрофосфата калия и напишите уравнения реакции. Ответ: 136,1 г/моль

5. Из 3,85 г нитрата металла получено 1,60 г его гидроксида. Вычислите эквивалентную массу металла (МЭ(Ме)). Ответ: 15 г/моль.

6. В какой массе Са(ОН)2 содержится столько же эквивалентов, сколько в 312г А1(ОН)3? Ответ: 444г.

7. Вычислите абсолютную массу молекулы серной кислоты в граммах. Ответ: 1,63* 10-22

8. На восстановление 3,6 г оксида двухвалентного металла израсходовано 1,7 л водорода (н.у.). Вычислить молярные массы эквивалента оксида и металла. Ответ: 15,72 г.

9. Объемное содержание углекислого газа в воздухе составляет 0,03% (н.у.). Найти количество (моль) и массу (г) СО2, содержащегося в 0,5 м3 воздуха. Ответ: 0,295 г.

10. Масса колбы вместимостью 750 мл, наполненной при 27°С кислородом, равна 83,3 г. Масса пустой колбы составляет 82,1 г. Определить давление кислорода в колбе. Ответ: 124,65 кПа.

11. При сгорании 5,00 г трехвалентного металла образовалось 9,45 г его оксида. Определите молярную массу эквивалента этого металла и назовите металл. Ответ: 27 г.

12. 0,978 г щелочного металла реагирует с 0,200 г кислорода и с 3,17 г галогена. Определите эквивалент галогена и назовите его. Ответ: галоген – I.

13. Чему равен эквивалент щелочноземельного металла и его оксида, если известно, что 0,608 г металла вытесняют из раствора соляной кислоты 0,560 л водорода (н.у.)? Определите металл. Ответ: металл – Mg.

14. 0,200 г двухвалентного металла вытеснили 197 см3 водорода, который был собран под водой и измерен при 20ºС и 780 мм Hg. Давление насыщенных паров воды при этих условиях составляет 17,4 мм Hg. Определите, какой это металл. Ответ: металл – Mg.

15. 3,16 г перманганата калия взаимодействуют с концентрированной соляной кислотой. Образующийся хлор пропустили в раствор иодида калия. Сколько граммов иода выделилось, если общий выход реакций составил 80 %? Ответ: 10,2 г.

16. Определите эквивалент и эквивалентные массы элементов в соединениях с водородом: H2O, HCl, PH3. Ответ: 8 г/моль, 35,5 г/моль, 10,3 г/моль.

17. Определите эквивалентные массы следующих соединений: CO2, H2SO4, Cu(OH)2, MgCl2.Ответ: 11 г/моль, 49 г/моль, 49 г/моль, 47,5 г/моль.

18. На нейтрализацию кислоты массой 2,18 г израсходовано KOH массой 2,49 г. Определите эквивалентную массу кислоты. Ответ: 49 г/моль.

19. Определите массу металла, вступившего в реакцию с кислотой, если при этом выделился водород объёмом 260 мл при нормальных условиях. Эквивалентная масса металла mэ(Ме) = 9 г/моль. Ответ: 0,2 г.

20. Из 3,85 г нитрата металла получено 1,60 г его гидроксида. Вычислите эквивалентную массу металла. Ответ: 15 г/моль.

21. При взаимодействии магния с кислородом образуется оксид магния. Определите массу магния, необходимую для реакции с кислородом массой 64 г, а также массу образующегося при этом оксида. Ответ: m (Мg) = 96 г, m (MgO) = 160г.

22. Чему равны массы цинка и серы, необходимые для получения сульфида цинка массой 485 г? Ответ: m (MgO) = 325 г, m (S) = 160 г.

23. Определите массу хлорида калия, образующегося при взаимодействии хлористого водорода массой 219 г с раствором, содержащим гидроксид калия массой 224 г. Ответ: 298 г.

24. При 25°С и давлении 745 мм Т. Ст. некоторое количество газа занимает объем 152 мл. Вычислить, какой объем займет это же количество газа при нормальных условиях. Ответ: 136,5 мл.

25. Чему равны значения а) относительной плотности хлора по воздуху, б) массы 1 л хлора (при н.у.), в) объема 1 л хлора (при н.у.). Ответ: а) 2,45; б) 3,17 г; в) 0,3 л.

26. При растворении металла массой 0,0548 г в избытке раствора кислоты выделялся водород объемом 50,4 мл (н.у.). Вычислите значение молярной массы эквивалента металла. Ответ: 12,17 г/моль.

27. Вычислить эквивалент и молярную массу эквивалента ортофосфорной кислоты в реакциях: а) с магнием, б) с гидроксидом калия, если при этом образуется кислая соль K2HPO4. Ответ: а) 32,67 г/моль; б) 49 г/моль.

28. При окислении металла массой 8,43 г образовался оксид массой 9,63 г. Вычислите значения молярных масс эквивалентов металла и его оксида. Ответ: 64,2 г/экв.

29. Вычислите значения относительной атомной массы и молярной массы эквивалента некоторого элемента, зная, что массовая доля данного элемента в его оксиде составляет 46,74 % и что на один атом его в оксиде приходится два атома кислорода. Ответ: 28,08 г/моль.

30. Масса 0,327 ·10-3 м3 газа, при 13 оС и давлении 1,04 ·105 Па равна 0,828 ·10-3 кг. Вычислить молярную массу газа. Ответ: 57,8 * 10-3 кг/моль.

1.Для кислот эквивалентное число равно числу замещаемых в конкретной реакции ионов водорода, а для оснований— числу замещаемых гидроксид-ионов.

Пример: Са(ОН)2 + 2 НСl = СаСl2 + 2 Н2О

Э(Са(ОН)2) = 1/2 Са(ОН)2; Э(НСl ) = 1 НСl

2.Эквивалентное число соли равно произведению количества замещаемых катионов металла на их заряд или произведению числа замещаемых анионов кислотных остатков на модуль их заряда.

Аl Сl3 + 3 Аg NО3 = Аl (N О3)3 + 3 Аg Сl

Э ( Аl Сl3 ) = 1/3 Аl Сl 3 ; Э (АgNО3 ) = 1 АgNО3.

3.Эквивалентное число оксида равно произведению числа атомов элемента на валентность элемента. Пример:

Аl2О3 ; Э (Аl2О3 ) = 1/6 Аl2О3.

4.Эквивалентное число в окислительно — восстановительных реакциях определяется числом электронов, которые отдает или принимает частица восстановителя или окислителя.

К2Сr2O7 + 14 H Cl = 2 Cr Cl3 + 7 H2O + 2 KCl + 3 Cl2

1 2 Cr2O72- + 14 H+ + 6e- ® 2 Cr3+ + 7 H2O

3 6 2 Cl- — 2e- ® Cl2

Z (K2Cr2O7) = 6 ; Z (Cr Cl3 ) = 3 ; Z (HCl ) = 1 ; Z ( Cl2 ) = 2.

Количество вещества— это число структурных элементов (атомов, молекул, ионов, эквивалентов) в системе. Единицей измерения количества вещества является моль.

Моль— количество вещества системы, которое содержит столько структурных элементов (молекул, эквивалентов и др.), сколько атомов содержится в 0,012 кг изотопа углерода 12.

Число структурных единиц в моле называют числом Авогадро и для практических расчетов принимают равным 6,02 · 1023.

Массу одного моля вещества называют молярной массой М. Численно молярная масса равна молекулярной, но измеряется в г/моль. Напри­мер, молярная масса аммиака M(NH3) = 17 г/моль.

Молярную массу эквивалентов вещества В (в г/моль) можно рассчитать, исходя из молярной массы вещества, по формуле:

Мэ (В) = .

Количество вещества эквивалентов (в моль) находят отношением массы вещества к молярной массе его эквивалента:

nэ (В) = m(В)/Мэ(В)

Количественные соотношения между эквивалентами веществ, участвующих в химической реакции, задаются законом эквивалентов: массы реагирующих друг с другом веществ, а также массы продуктов этой реакции пропорциональны молярным массам эквивалентов этих веществ.

Согласно этому закону для реакции А + B = C + D должно выполняться соотношение: пэ(А) = пэ(В) = пэ( С) = пэ( D),

где nэ(Х) – количество молей эквивалентов соответствующего вещества.

Таким образом, для взаимодействующих веществ А и В можно записать:

nэ(А) == nэ(В)

или подставив значение nэ, получим

= ; =

Пример 1. Определите молярную массу эквивалентов СаСО3.

Решение: СаСО3 — средняя соль.

Z (СаСО3) = 1(число катионов кальция) ∙ 2(заряд катиона) = 2

Мэ (СаСО3) = = =50 г/моль.

Ответ: молярная масса эквивалентов СаСО3 равна 50 г/моль.

Пример2. Вычислите молярную массу эквивалентов магния, если 60 г его вытеснили из кислоты 56 л водорода (н.у.).

Решение: Mgo + 2H+ → Mg+2 + H2

По закону эквивалентов nэ(Mg) = nэ(Н2),

Выразив количество молей эквивалентов магния через массу магния, а количество молей эквивалентов газообразного водорода через объем газа, получаем выражение:

Преобразуем выражение Mэ(Mg) = ;

Число эквивалентности Z(H2)=2; Vэ= 22,4/2=11,2 л

Mэ(Mg) = = 12 г/моль

Пример 3. При окислении щелочно-земельного металла массой 5г образуется оксид массой 7 г. Назовите этот металл.

Решение: 2Ме + О2 = 2МеО

По закону эквивалентов ;Мэ(МеО) = Мэ(Ме) + Мэ(О)

Z(O) = 2; Мэ(О)=16/2 = 8 г/моль; обозначим Мэ(Ме)= x

; решив уравнение, получаем Мэ(Ме)= 20 г/моль для двухвалентного щелочно-земельного металла Z(Ме)=2;

М(Ме)= Мэ(Ме) ∙ Z(Ме) = 20 ∙ 2 = 40 г/моль

Определяемый металл – кальций.

Контрольные вопросы:

1. Определите молярные массы эквивалентов H2SO4 и Сu(ОН)2 в следующих реакциях:

а) H2SO4 + 2KOH = K2SO4 + 2H2O

б) H2SO4 + KOH = KHSO4 + H2O

в) Cu(OH)2 + 2HCl = CuCl2 + 2H2O

г) Cu(OH)2 + HCl = CuOHCl + H2O

2.Сколько молей эквивалентов содержится в а) 24,5 г H2SO4;

б) 12,3 г Н3РО4; в) 150 г СаСО3; г) 8,6 гCaSO4 ∙2Н2О; д) 79 гKA1(SO4)2 ∙12Н2О.

3.Рассчитайте молярную массу эквивалентов кисло­ты, если на нейтрализацию 0,009 кг ее израсходовано 0,008 кг гидроксида натрия.

4.Определите молярную массу двухвалентного ме­талла, если 14,2 г оксида этого металла образуют 30,2 г сульфата металла.

5.На нейтрализацию 0,471 г фосфористой кис­лоты израсходовано

0,644 г КОН. Вычислите моляр­ную массу эквивалентов кислоты.

6.Определите молярную массу эквивалентов следующих соединений: Mn2O7, Cu2O, Са(ОН)2, A12(SO4)3∙18H2O, Ca3(PO4)2, Ag2O, FeSO4∙7H2O, Cu3 PO4.

7.При нагревании 20,06 г металла было полу­чено 21,66 г оксида. Найдите молярную массу экви­валентов металла, если молярная масса эквивалентов кислорода равна 8 г/моль.

8.Вычислите молярную массу эквивалентов цинка, если 1,196 г его вытеснили из кислоты 438 мл водорода, измеренного при 17 °С и давлении

1 атм.

9.Для растворения 16,8 г металла потребовалось 14,7 г серной кислоты. Определить эквивалентную массу металла и объем выделившегося водорода (н. у.).

10.На восстановление 1,80 г оксида металла израсходовано 883 мл водорода, измеренного при нормальных условиях. Вычислить молярные массы эквивалентов металла и его оксида.

11.Масса 1 л кислорода равна 1,4 г. Сколько литров кислорода расходуется при сгорании 21 г магния, число эквивалентности которого равно 2?

12.На нейтрализацию 2,45 г кислоты идет 2,00 г гидроксида натрия. Определить молярную массу эквивалентов кислоты.

13.В каком количестве NaOH содержится столько же молей эквивалентов, сколько в 140 г КОН?

14.В каком количестве Ва(ОН)2∙8Н2О содержится столько же молей эквивалентов, сколько в 156 гА1(ОН)3?

15.0,493 гхлорида некоторого металла после обработки нитратом серебра образовали 0,861 г AgCl. Вычислить мольную массу эквивалентов металла.

16.Из 0,432 гметалла образовали 0,574 гего хлорида. Вычислить молярную массу эквивалентов металла, приняв молярную массу эквивалентов хлора рав­ной 35,5 г/моль.

17.При пропускании сероводорода через раствор, содержащий 2,98 г хлорида некоторого одновалентного металла, образуется 2,2 г его сульфида. Вычислите молярную массу эквивалентов металла.

18.При сгорании трехвалентного металла массой 11,2 г образовался оксид массой 16 г. Какой был взят металл?

19.Сколько литров СО2 ( при н.у.) надо пропустить через раствор Са(ОН)2, чтобы получить: а) 7 молей эквивалентов карбоната кальция; б) 7 молей карбоната кальция;

в) 100 г карбоната кальция?

20. Сколько молей эквивалентов оксида цинка получится при взаимодействии цинка с кислородом объемом 5,6 л (н.у.)