В каком количестве содержится столько же эквивалентов сколько

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.)

С 1 января 1963 г. в СССР введена Международная система единиц измерения (СИ), состоящая из шести основных единиц: метр (м) – длина, килограмм (кг) – масса, секунда (с) – время, ампер (А) – сила тока, кельвин (К) – термодинамическая температура, кандела (кд) – сила света. XIV Генеральная конференция по мерам и весам (1971) утвердила в качестве седьмой основной единицы Международной системы моль (моль) – единицу количества вещества. Моль равен количеству вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде – 12 массой 0,012 кг. При применении моля структурные элементы должны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и другими частицами или специфицированными группами частиц. Моль вещества соответствует постоянной Авогадро NA = (6,022045 ± 0,000031)×1023 моль-1 структурных элементов. При применении понятия «моль» следует указывать, какие структурные элементы имеются в виду, например, моль атомов Н, моль молекул Н2, моль протонов, моль электронов и т.п. Так, заряд моля электронов равен 6,022×1023е-и отвечает количеству электричества, равному 1 фараде (F). Масса моля атомов или масса моля молекул (мольная или молярная масса), выраженная в граммах (г/моль), есть грамм-атом данного элемента или соответственно грамм-молекула данного вещества в прежнем понимании.

Пример 1. Выразите в молях: а) 6,02×1021 молекул С02; 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. 1/3 моль.

Масса моля вещества выражается вкг/моль или 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 С02 и H2O и атомная масса кислорода соответственно равны 44; 18 и 16 а.е.м., то их мольные (молярные) массы равны: а) 44 г/моль; б) 18 г/моль; в) 16 г/моль.

Пример 2. Определите эквивалент (Э) и эквивалентную массу mЭазота, серы и хлора в соединениях NH3, H2S и HCl.

Решение. Масса вещества и количество вещества – понятия неидентичные. Масса выражается в килограммах (граммах), а количество вещества в молях.

Эквивалент элемента (Э) – это такое количество вещества, которое соединяется с 1 моль атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях. Масса 1 эквивалента элемента называется его эквивалентной массой (mЭ). Таким образом, эквиваленты выражаются в молях, а эквивалентные массы – в г/моль.

В данных соединениях с 1 моль атомов водорода соединяется 1/3 моль азота, 1/2, моль серы и 1 моль хлора. Отсюда Э(N) = 1/3 моль, Э(S) = 1/2 моль, Э(Cl) = 1 моль. Исходя из мольных масс этих элементов, определяем их эквивалентные массы: mЭ(N) = 1/3×14 = 4,67 г/моль; mЭ(S) = 1/2 • 32 = 16 г/моль; mЭ(Cl) = 1 • 35,45 = 35,45 г/моль.

Пример 3. 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?

Нормальные условия по Международной системе единиц (СИ): давление 1,013 х 105 Па (760 мм рт. ст. =1 атм) , температура 273 К или 0°С.

Решение. Согласно закону эквивалентов массы (объемы) реагирующих друг с другом веществ т1и т2пропорциональны их эквивалентным массам (объемам):

(1)

(2)

Если одно из веществ находится в газообразном состоянии, то, как правило, его количество измеряется в объемных единицах (см3, л, м3).

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 , молекула которого состоит из двух атомов, т.е. содержит два моля атомов водорода, равен 22,4 : 2 =11,2 л. В формуле (2) отношение заменяем равным ему отношением , где – объем водорода, – эквивалентный объем водорода:

(3)

Из уравнения (3) находим эквивалентную массу оксида металла :

Согласно закону эквивалентов , отсюда г/моль. Мольная масса металла определяется из соотношения mЭ=А/В, где тЭ – эквивалентная масса, А – мольная масса металла, В – стехиометрическая валентность элемента; А – тЭВ = 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 4. Сколько металла, эквивалентная масса которого 12,16 г/моль, взаимодействует с 310 см3 кислорода (н.у.)?

Решение. Так как мольная (молярная) масса О2 (32 г/моль) при н.у. занимает объем 22,4 м, то объем эквивалентной массы кислорода (8 г/моль) будет 22,4 : 4 =
= 5,6 л. = 5600 см3. По закону эквивалентов:

,

откуда mМе=12,16 • 310/5600=0,673 г.

Пример 5. Вычислите эквиваленты и эквивалентные массы H2SO4 и Аl(ОН)3 в реакциях, выраженных уравнениями:

H2SO4 + КОH = KHSO4 + Н2О (1)

H2SO4 + Mg = MgSO4 + Н2 (2)

Аl(ОH)3+ HС1 = Аl(ОН)2С1+ Н2О (3)

Аl(ОН)3+ 3HNO3 = Аl(NО3)3+ 3H2O (4)

Решение. Эквивалент (эквивалентная масса) сложного вещества, как и эквивалент (эквивалентная масса) элемента, может иметь различные значения и зависит от того, в какую реакцию обмена вступает это вещество. Эквивалентная масса кислоты (основная) равна мольной массе (М), деленной на число атомов водорода, замещенных в данной реакции на металл (на число вступающих в реакцию гидроксильных групп). Следовательно, эквивалентная масса H2SO4 в реакции (1) Мн2so4=98 г/моль, а в реакции (2) Мн2so4/2 = 49 г/моль. Эквивалентная масса Аl(OH)3 в реакции (3) МAl(OH)3 = 78 г/моль, а в реакции (4) МAl(OH)3/3= 26 г/моль.

Задачу можно решить и другим способом. Так как Н2S04 взаимодействует с одной эквивалентной массой КОН и двумя эквивалентными массами магния, то ее эквивалентная масса равна в реакции (1) М/1 г/моль и в реакции (2) M/2 г/моль. Аl(ОН)3 взаимодействует с одной эквивалентной массой HCl и тремя эквивалентными массами НNО3, поэтому его эквивалентная масса в реакции (3) равна М/1 г/моль, в реакции (4) M/3 г/моль. Эквиваленты H2SO4 в уравнениях (1) и (2) соответственно равны 1 моль и ½ моль; эквиваленты Аl(ОН)3 в уравнениях (3) и (4) соответственно равны 1 моль и 1/3 моль.

Пример 6. Из 3,85 г нитрата металла получено 1,60 г его гидроксида. Вычислите эквивалентную массу металла (mЭМе).

Решение. При решении задачи следует иметь в виду: а) эквивалент (эквивалентная масса) гидроксида равен сумме эквивалентов (эквивалентных масс) металла и гидроксильной группы; б) эквивалент (эквивалентная масса) соли равен сумме эквивалентов (эквивалентных масс) металла и кислотного остатка. Вообще эквивалент (эквивалентная масса) химического соединения равен сумме эквивалентов (эквивалентных масс) составляющих его частей.

Учитывая сказанное, подставляем соответствующие данные в уравнение (1) примера 3:

;

=15 г/моль

Пример 7. В какой массе Са(ОН)2 содержится столько же эквивалентов, сколько в 312 г А1(ОН)3?

Решение. Эквивалентная масса Аl(ОН)3 равна 1/3 его мольной массы, т.е. 78/3 = 26 г/моль. Следовательно, в 312 г Аl(ОН)3 содержится 312/26 =12 эквивалентов. Эквивалентная масса Ca(OH)2 равна 1/2 его мольной массы, т.е. 37 г/моль. Отсюда 12 эквивалентов составляют 37 г/моль × 12 моль = 444 г.

Пример 8. Вычислите абсолютную массу молекулы серной кислоты в граммах.

Решение. Моль любого вещества (см. пример 1) содержит постоянную Авогадро NA структурных единиц (в нашем примере молекул). Мольная масса H2SO4 равна 98,0 г/моль. Следовательно, масса одной молекулы 98/(6,02 • 1023) =1,63 • 10-22 г.

Контрольные вопросы

1.Определите эквивалент и эквивалентную массу фосфора, кислорода и брома в соединениях РH3, H2О, НВr.

2.В какой массе NaOH содержится столько же эквивалентов, сколько в 140 г КОН? Ответ: 100г.

3.Из 1,35 г оксида металла получается 3,15 г его нитрата. Вычислите эквивалентную массу этого металла. Ответ: 32,5 г/моль.

4.Из 1,3 г гидроксида металла получается 2,85 г его сульфата. Вычислите эквивалентную массу этого металла. Ответ: 9 г/моль.

5.Оксид трехвалентного элемента содержит 31,58% кислорода. Вычислите эквивалентную, мольную и атомную массы этого элемента.

6.Чему равен при н.у. эквивалентный объем водорода? Вычислите эквивалентную массу металла, если на восстановление 1,017 г его оксида израсходовалось 0,28 л водорода (н.у.). Ответ: 32, 68 г/моль.

7.Выразите в молях: а) 6,02 • 1022 молекул C2H2; б) 1,80 • 1024 атомов азота; в) 3,01 • 1023 молекул NH3. Какова мольная масса указанных веществ?

8.Вычислите эквивалент и эквивалентную массу H3PO4 в реакциях образования: а) гидрофосфата; б) дигидрофосфата; в) ортофосфата.

9.В 2,48 г оксида одновалентного металла содержится 1,84 г металла. Вычислите эквивалентные массы металла и его оксида. Чему равна мольная и атомная масса это го металла?

10.Чему равен при н.у. эквивалентный объем кислорода? На сжигание 1,5 г двухвалентного металла требуется 0,69 л кислорода (н.у.). Вычислите эквивалентную массу, мольную массу и атомную массу этого металла.

11.Из 3,31 г нитрата металла получается 2,78 г его хлорида, вычислите эквивалентную массу этого металла. Ответ: 103,6 г/моль.

12.Напишите уравнения реакций Fе(ОН)3 с хлороводородной (соляной) кислотой, при которых образуются следующие соединения железа: а) хлорид дигидроксожелеза; б) дихлорид гидроксожелеза; в) трихлорид железа. Вычислите эквивалент и эквивалентную массу Fе(ОН)3 в каждой из этих реакций.

13.Избытком гидроксида калия подействовали на растворы: а) дигидрофосфата калия; б) нитрата дигидроксовисмута (III), Напишите уравнения реакций этих веществ с КОН и определите их эквиваленты и эквивалентные массы.

14.В каком количестве Сr(ОН)3 содержится столько же эквивалентов, сколько в 174,96 г Мg(ОН)2? Ответ: 174 г.

15.Избытком хлороводородной (соляной) кислоты подействовали на растворы: а) гидрокарбоната кальция; б) дихлорида гидроксоалюминия. Напишите уравнения реакций этих веществ с HCl и определите их эквиваленты и эквивалентные массы.

16.При окислении 16,74 г двухвалентного металла образовалось 21,54 г оксида. Вычислите эквивалентные массы металла и его оксида. Чему равны мольная и атомная массы металла?

17.При взаимодействии 3,24 г трехвалентного металла с кислотой выделяется 4,03 л водорода (н.у.). Вычислите эквивалентную, мольную и атомную массы металла.

18.Исходя из мольной массы углерода и воды, определите абсолютную массу атома углерода и молекулы воды в граммах. Ответ: 2,0×10-23 г, 3,0 • 10-23 г.

19.На нейтрализацию 9,797 г ортофосфорной кислоты израсходовано 7,998 г NаОН. Вычислите эквивалент, эквивалентную массу и основность Н3РО4 в этой реакции. На основании расчета напишите уравнение реакции. Ответ: 0,5 моль, 49 г/моль, 2.

20.На нейтрализацию 0,943 г фосфористой кислоты Н3РОз израсходовано 1,291 г КОН. Вычислите эквивалент, эквивалентную массу и основность кислоты. На основании, расчета напишите уравнение реакции. Ответ: 0,5 моль, 41 г/моль, 2.

Строение атома

Пример 1. Что такое квантовые числа? Какие значения они могут принимать?

Решение. Движение электрона в атоме носит вероятностный характер. Околоядерное пространство, в котором с наибольшей вероятностью (0,9–0,95) может находиться электрон, называется атомной орбиталью (АО). Атомная орбиталь, как любая геометрическая фигура, характеризуется тремя параметрами (координатами), получившими название квантовых чисел (n, l, ml). Квантовые числа принимают не любые, а определенные, дискретные (прерывные) значения. Соседние значения квантовых чисел различаются на единицу. Квантовые числа определяют размер (n), форму (l) и ориентацию (ml) атомной орбитали в пространстве. Занимая ту или иную атомную орбиталь, электрон образует электронное облако, которое у электронов одного и того же атома может иметь различную форму (рис. 1). Формы электронных облаков аналогичны АО. Их также называют электронными или атомными орбиталями. Электронное облако характеризуется четырьмя квантовыми числами (n, l, ml и ms). Эти квантовые числа связаны с физическими свойствами электрона, и число n (главное квантовое число) характеризует энергетический (квантовый) уровень электрона; число l (орбитальное) – момент количества движения (энергетический подуровень), число ml (магнитное) — магнитный момент, ms – спин. Спин электрона возникает за счет вращения его вокруг собственной оси. Электроны в атоме должны отличаться хотя бы одним квантовым числом (принцип Паули), поэтому в АО могут находиться не более

двух электронов, отличающихся своими спинами (ms = ±1/2). В табл. 1 приведены значения и обозначения квантовых чисел, а также число электронов на соответствующем энергетическом уровне в подуровне.

Таблица 1.

Дата добавления: 2016-11-12; просмотров: 475 | Нарушение авторских прав | Изречения для студентов

Читайте также:

Рекомендуемый контект:

Поиск на сайте:

© 2015-2020 lektsii.org — Контакты — Последнее добавление