Закон эквивалентов: элементы соединяются друг с другом или замещают друг друга в отношении их эквивалентов: m 1 э 1

МОЛЯРНЫЕ МАССЫ ЭКВИВАЛЕНТОВ
Закон эквивалентов: элементы соединяются друг с другом или замещают друг друга в отношении их эквивалентов:

m₁ Э₁

---- = -----

m₂ Э₂

где - массы и их эквиваленты соответственно.

Эквивалент элемента Э, атомная масса А и валентность, степень окисления элемента В связаны соотношением: Э = А/В. масса одного моля эквивалента элемента или сложного вещества называется молярной массой эквивалента или эквивалентной массой (г/моль)

Эквивалентом сложного вещества называется такая его масса, которая взаимодействует без остатака с эквивалентом (эквивалентной массой) водорода или любого другого вещевтва.

Эквиваленты сложных веществ вычисляют по формулам:

М_{кислоты}

Э_{кислоты} = -------------

основность кислоты
Моснования

Э_{основания} = ------------

кислотность основания
М_соли

Э_соли = -------------------------------------------------

степень окисления металла число атомов металла
М_оксида

Э_оксида = --------------------------------------------------

число атомов элемента степень окисления элемента
Число молярных масс эквивалента сложного вещества в соответствии с законом эквивалентов зависит от того, в какой конкретно реакциии это сложное вещество участвует.

Число молярных масс эквивалента, содержащихся в 1л раствора определяет молярную концентрацию эквивалента (нормальность) раствора. Раствор, содержащий в 1л 1 молярную массу эквивалента растворенного вещества, называется однонормальным раствором (1н), 0,1 молярную массу эквивалента - децимолярным и т.д.

Основными методами опредеелния эквивалентов (молярных масс эквивалентов) простых веществ являются методы:

а) аналитический метод

б)электрохимический метод

в) метод вытеснения водорода

Определение эквивалента металла по водороду
Этот метод основан на реакции растворения металла в избытке кислоты и измерении объема выделившегося водорода. По объему водорода вычисляют его массу, а затем – эквивалент металла. Для проведения опыта в настоящей работе используется прибор, состоящий из бюретки 1 и уравнительного сосуда 2, сообщающихся друг с другом посредством резиновой трубки 3. К верхнему концу бюретки с помощьютрубки и пробки присоединена пробирка 4. Уравнительный сосуд и бюретка наполнены водой.

Для проведения опыта в пробирку наливают через воронку 3-4 мл 3н серной кислоты. Капли кислоты не должны попадать на стенки пробирки выше уровня жидкости.

Папиросную бумагу с навеской металла смачивают каплей воды и приклеивают к внутренней стенке пробирки над кислотой. Перемещая уравнительную склянку в вертикальном направлении, устанавливают уровенб воды в бюретке вблизи нулевого деления, но не выше нуля. Пробирку с кислотой и металлам плотно присоединяют к прибору и проверяют систему на герметичность. Для этого опускают уравнительный сосуд так, чтобы уровень воды в нем был ниже уровня воды в бюретке, и втаком положении укрепляют его. При опускании уравнительного сосуда уровень воды в бюретке несколько понизится. Если через 1-2 минуты дальнейшего понижения не будет, прибор можно считать герметичным.

После испытания прибора на герметичность устанавливают уравнительный сосуд так, чтобы уровни воды в нем и в бюретке были одинаковыми. Записывают показание бюретки. Затем встряхивают пробирку и металл попадает в кислоту. Тотчас начинается выделение водорода, и вода втесняется из бюретки в уравнительный сосуд. По окончании реакции следует подождать 10-15 минут, чтобы газ в бюретке и пробирке принял температуру окружающего воздуха. Приводят воду в бюретке и уравнительном сосуде к одному уровню и, если в течение 1 минуты не наблюдается измениения уровня, записывают новое показание бюретки. Экспериментальные данные и расчеты записывают по форме:

Масса металла m,г

Показание бюретки до проведения реакции V₁, мл

Показание бюретки после проведения реакции V₂, мл

Объем выделившегося водорода V = V₂– V₁

Температура опыта t,oC и T,K

Атмосферное давление р, мм рт. Ст.

Парциальное давление водорода Р_Н2 = Р – Р_Н2О

(Давление насыщенного пара воды находят по таблице 2)

Масса выделившегося водорода

P_H₂ * V

m_H₂ = M_H_{2 ----------}

Эквивалент металла Э = m/m_H₂

Давление насыщенного пара в зависимости от температуры

t,^oC	P, мм рт. ст.	t,^oC	P, мм рт. ст.
10	9,21	20	17,53
15	12,79	21	18,65
16	13,62	22	19,83
17	14,53	23	21,09
18	15,48	24	22,38
19	16,48

Применры вычисления эквивалента металла:
Пример 1. При сжигании 2,28 г металла было получено 3,78 г его оксида. Определить эквивалент металла.

Решение.

Сначала находим массу кислорода, пошедшего на окисление металла: 3,78 - 2,28 = 1,5г. Далее из пропорции находим эквивалент металла:

2,28г ---------- 1,5 г кислорода

Э металла ----------- 8 г/моль кислорода, откуда

2,28 * 8

Э = --------- = 12,16 г/моль

1,5
Пример 2. Вычислить эквивалент метааал, если установлено химическим анализом, что сульфид металла содержит 67,15% металла (по массе), а эквивалент серы равен 16.

Решение

67,15 массовой части металла соединяются с 32,85 части массы серы, а эквивалент металла соединяется с эквивалентом серы (закон эквивалентов). Отсюда

16 67,15

Эметалла = ----------- = 32,71

32,85
Пример 3. Определить эквивалент никеля, если для выделения на катоде 4г металла было пропущено через раствор его соли 13150 кулонов (Кл) электричества.

Решение

В соответствии с уравнением, объединяющим первый и второй законы Фарадея,

m = ----- Q

m - масса продукта электролиза

F - число Фарадея (96500 Кл)

Q -количество, прошедшего через раствор электричества

Э - эквивалент металла

mF 4 96500

Э = ---- = --------- = 29,35

Q 13150
Пример 4. При взаимодействии 5 г металла с кислотой выделилось 2,8 г водорода (н.у.). вычислить эквивалент металла.

Решение

По определению эквивалент металла вытеснит из кислоты эквивалент (11,2л) водорода (н.у.). Составим пропорцию:

5 г металла --------- 2,8 г водорода

Э металла ------------- 11,2 л водорода

5 * 11,2

Э = ------------ = 20

2,8
Пример 5. При растворении 0,27 г металла в кислоте выделилось 118 мл водорода при 21оС и 101,8 кПа. Определить эквивалент металла.

Решение.

Приведем объем выделившегося водорода к нормальным условиям по формуле объединенного закона Бойля-Мариотта и Гей-Люссака:

PV P_oV_o PVT_o

---- = ------ Vo = --------

T T_o P_oT

Далее по закону эквивалентов находим искомое значение эквивалента металла:

0,27г -------- 110 мл

Эводорода --------- 11200 мл, откуда

Э = 27,49 г/моль
Пример 6. Определить эквивалент серной кислоты в седующих химических реакциях:

NaOH + H₂SO₄ = NaHSO₄ + H2O (1)

PbCl₂ + H₂SO₄ = PbSO₄ + 2HCl (2)
В реакции (1) эквивалент NaOH численно равен его молярной массе, следовательно, по закону эквивалентов эквиалент NaOH взаимодействует с эквивалентом H₂SO₄ и эквивалент H₂SO₄ равен его молярной массе (98 г/моль).

В реакции (2) эквивалент PbCl₂ равен М/2, следовательно, и эквивалент серной кислоты будет равен М/2 = 49 г/моль.

Задачи

1,96 г металла вытесняют из раствора кислоты 0,672л водорода (н.у.). Вычислить эквивалент металла.
Вычислить эквивалент элемента, 1,2г которого вытесняют из раствора кислоты при 20оС и 101,3 кПа 442 мл водорода.
Определить эквивалент хлорида никеля, если 1,621 г хлорида взаимодействует без остатака с 1г гидроксида натрия, эквивалент которого раывен 40.
На нейтрализацию 1г кислоты израсходовано 0,313 г гидроксида натрия. Вычислить эквивалент кислоты.
На восстановление 6,33г оксида металла израсходовано 0,636 л водорода (н.у.) Определить эквивалент металла.
Вычислить эквивалент карбоната калия в следующих реакциях:

А) K₂CO₃ + HI --- KHCO₃ + KI

K₂CO₃ + 2HI ---- H₂CO₃ + 2KI

Какое количество водорода выделится в результате взаимодействия 9г алюминия с избытком соляной кислоты, с избытком водного раствора щелочи?
Какое количество оксида получится при окислении 9г алюминия?
Эквивалент оксида равен 28. Вычислите эквивалент металла.
Вычислите эквивалент фосфорной кислоты при реакциях обмена, в результате которых образуются кислые и нормальные соли.
Исходя из молекулярных масс HNO₃, H₂SO₄, HCl, Na₂B₄O₇*10H₂O, KOH, Ba(OH)₂, BaSO₄, FeSO₄*7H₂O, Na₂CO₃*10H₂O вычислите их эквивалент.
Для нейтрализации щавелевой кислоты гидроксидом калия на 1,244г кислоты потребовался 1 г КОН, эквивалент которого 56. Вычислить эквивалент кислоты.
Вычислить эквивалент кислоты, если на нейтрализацию 0,234г ее потребовалось 28,9 мл 0,1N раствора NaOH.

Контрольные вопросы.

Основные химические понятия: атомная масса, молекулярная масса. (самостоятельно).
Основные законы химии: а) закон постоянства состава; б)закон кратных отношений; в) закон объемных отношений; г) закон Авогадро; д) закон эквивалентов.
Эквивалент. Химический эквивалент элемента и химический эквивалент сложного вещества. а) молярная масса эквивалента кислоты; б) молярная масса эквивалента гидроксида; в) молярная масса эквивалента соли; г) молярная масса эквивалента оксида.
Решение задач.