Как найти эквивалентную массу оксида металла - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

Как вычислить эквивалентные массы оксида и металла

Эквивалент – такое количество химического элемента, которое либо связывает, либо замещает один моль атомов водорода. Соответственно, масса одного эквивалента называется эквивалентной массой (Мэ), и выражается в г/моль. Перед учащимися на химии часто ставят задачу определить эквивалентную массу того или иного вещества (соединения). Например, металла и образованного им оксида.

Инструкция

В первую очередь следует запомнить несколько простых правил. Если речь идет о металле, его эквивалентная масса рассчитывается по формуле: Мэ=М/В, где М – атомная масса металла, а В – его валентность. Рассмотрите это правило на конкретных примерах.

Кальций (Са). Его атомная масса 40,08. Округленно примите ее за 40. Валентность равна 2. Следовательно, Мэ(Са) = 40/2 = 20 г/моль. Алюминий (Al). Его атомная масса 26,98. (Округленно 27). Валентность равна 3. Таким образом, Мэ(Al) = 27/3 = 9 г/моль.

Перечисленные способы применимы, если речь идет о чистых металлах. А если они входят в состав какого-либо соединения, например, тех же оксидов? Тут надо запомнить другое правило: эквивалентная масса оксида вычисляется по формуле: Мэ + Мо, где Мо – эквивалентная масса кислорода. Она, соответственно, рассчитывается по уже рассмотренной формуле М/В, то есть 16/2 = 8.

Предположим, у вас есть основной оксид алюминия, Al2O3. Как посчитать его эквивалентную массу? Очень просто: 27/3 + 16/2 = 17 г/моль.

Есть ли другой способ определения эквивалентных масс металла и его оксида? Да, и весьма эффективный. Он основан на так называемом законе эквивалентов, согласно которому все вещества реагируют друг с другом в эквивалентных количествах. Например: металл массой 33,4 грамма вступил в реакцию окисления с кислородом воздуха. В результате получился оксид общей массой 43 грамма. Требуется определить эквивалентные массы самого металла и его оксида.

Сначала вычислите, сколько кислорода соединилось с металлом в ходе этой реакции: 43 – 33,4 = 9,6 грамм. Согласно закону эквивалентов, эта масса во столько же раз больше эквивалентной массы кислорода (которая, напомним, равна 8), во сколько раз эквивалентная масса металла меньше его первоначального количества. То есть 33,4/Мэ(ме) = 9,6/8. Следовательно, Мэ(ме) = 33,4*8/9,6 = 27,833 г/моль, или округленно 27,8 г/моль. Такова эквивалентная масса металла.

Эквивалентную же массу оксида найдите следующим действием: 27,8 + 8 = 35,8 г/моль.

Войти на сайт

или

Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?

This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.

Источник

Закон эквивалентов

Массы реагирующих
друг с другом веществ, а также массы
продуктов этой реакции пропорциональны
молярным массам эквивалентов этих
веществ.

Математически закон эквивалентов для условной реакции вида

А + В 
С + D

можно выразить
следующим образом

или

Если в реакции
участвуют газообразные вещества, то
закон эквивалентов целесообразнее
записать как соотношение объемов

Наконец, когда
один из участников реакции — газ, а
другой – твердый реагент, то формула,
выражающая закона эквивалентов, принимает
вид

Пример 1.
при сгорании 5 г металла образуется 9,44
г оксида металла. Вычислите молярную
эквивалентную массу металла. Определите
относительную атомную массу металла,
если его валентность в оксиде равна
трем.

Р е ш е н и е

По закону эквивалентов

М_Э(Ме)
=

Молярную эквивалентную
массу оксида можно представить как
сумму М_Э
металла и кислорода

М_Э(оксида)
= М_Э(Ме)
+ М_Э(О).

Вычислим мэ(о), зная что степень окисления кислорода в оксиде равна –2

М_Э(О)
=

Тогда

М_Э(Ме)
=

или М_Э(Ме)
= 9 г/моль.

Относительную
атомную массу металла найдем по формуле

А_r(Ме)
= М_Э(Ме)В
= 9 
3 = 27.

Пример 2.
Мышьяк образует оксид, содержащий 65,2 %
мас. мышьяка. Вычислите молярную
эквивалентную массу мышьяка и определите
простейшую формулу оксида.

Р е ш е н и е

1. Оксид мышьяка
состоит из элементов As
и О. Тогда закон эквивалентов можно
записать так

Отношение масс
элементов в оксиде равно отношению
массовых долей (% мас.) этих элементов,
то есть

Тогда
М_Э(As)
=

.

2. Для того чтобы
записать химическую формулу оксида,
вычислим валентность мышьяка в оксиде
по формуле

В =

.

Следовательно,
химическая формула оксида мышьяка As₂O₅.

Пример 3.
На восстановление 3,6 г оксида металла
израсходовано 1,7 дм³
водорода при н.у. Найдите молярную
эквивалентную массу металла.

Р е ш е н и е

1. По закону
эквивалентов

М_Э(оксида)
=

.

2. Так как М_Э(оксида)
это сумма молярных эквивалентных масс
металла и кислорода, то

М_Э(Ме)
= М_Э(оксида)
— М_Э(О)
= 23,7 – 8 = 15,7 г/моль.

Пример 4. Из
3,31 г нитрата металла получено 2,78 г
хлорида металла. Вычислите молярную
эквивалентную массу оксида металла.

Р е ш е н и е

Закон эквивалентов
в данном случае примет вид

М_Э
хлорида и нитрата металла можно
представить таким образом

М_Э(нитрата)
= М_Э(Ме)
+ М_Э(NO₃^—)
,

М_Э(хлорида)
= М_Э(Ме)
+ М_Э(Cl^—)
.

Вычислим молярные
эквивалентные массы ионов нитрата и
хлорида

М_Э(NO₃^—)
=

,

М_Э(Cl^—)
=

.

Тогда по закону
эквивалентов

. Отсюда М_Э(Ме)
= 104 г/моль,

а молярная
эквивалентная масса оксида металла
равна

М_Э(оксида)
= М_Э(Ме)
+ М_Э(О)
= 104 + 8 = 112 г/моль.

З А Д А Ч И

1. 2,14 г металла
вытесняют из кислоты 2 дм³ водорода
при нормальных условиях. Определите
молярную эквивалентную массу оксида
металла.

2. На восстановление
3,6 г оксида металла израсходовано 1,7 дм³
водорода при нормальных условиях.
Вычислите молярную эквивалентную массу
металла.

3. Олово образует
два оксида. Первый содержит 78,8 % мас.
олова, а второй — 88,2 % мас. Вычислите
молярные эквивалентные массы олова в
данных оксидах. Составьте простейшие
формулы оксидов.

4. Из 1,35 г оксида
металла получается 3,15 г его нитрата.
Вычислите молярную эквивалентную массу
металла.

5. Из 1,3 г гидроксида
металла получается 2,85 г его сульфата.
Вычислите молярную эквивалентную массу
металла.

6. Одно и тоже
количество металла соединяется с 0,0006
кг кислорода и с 0,009534 кг галогена.
Вычислите молярную эквивалентную массу
галогена.

7. Вычислите молярную
эквивалентную массу металла, если на
восстановление 1,017 г его оксида
израсходовали 0,28 дм³
водорода при нормальных условиях.

8. В 2,48 г оксида
одновалентного металла содержится 1,84
г металла. Вычислите молярную эквивалентную
массу металла и его оксида. Чему равна
молярная масса металла?

9. На сжигание 1,5 г
двухвалентного металла требуется 0,69
дм³
кислорода при нормальных условиях.
Вычислите молярную эквивалентную массу
и атомную массу данного металла.

10. Из 3,31 г сульфата
металла получается 2,08 г хлорида металла.
Определите молярную эквивалентную
массу металла.

11. На нейтрализацию
0,943 г фосфористой кислоты Н₃РО₃
израсходовано 1,291 г гидроксида калия.
Вычислите молярную эквивалентную массу
кислоты и определите ее основность в
данной реакции.

12. При окислении
16,74 г металла образовалось 21,54 г оксида.
Вычислите молярную эквивалентную массу
металла и его оксида.

13. При взаимодействии
3,24 г металла (валентность равна 2) с
кислотой выделилось 4,03 дм³
водорода при нормальных условиях.
Определите молярную эквивалентную
массу металла и его относительную
атомную массу.

14. Сульфид мышьяка
содержит 38 % мас. серы. Молярная масса
эквивалента серы равна 16 г/моль. Вычислите
молярную эквивалентную массу мышьяка
и запишите химическую формулу сульфида.

15. На нейтрализацию
9,797 г ортофосфорной кислоты израсходовали
7,998 г NaOH.
Вычислите молярную эквивалентную массу
кислоты и ее основность в данной реакции.

16. 3,04 г некоторого
металла вытесняют 0,252 г водорода, 26,965 г
серебра и 15,885 г меди из соединений этих
элементов. Вычислите М_Э
данных металлов.

17. Оксид металла
содержит 28,57 % мас. кислорода, а его фторид
содержит 48,72 % мас. фтора. Вычислите
молярные эквивалентные массы металла
и фтора.

18. Вычислите
молярную эквивалентную массу металла
и его оксида, если на восстановление
1,8 г оксида израсходовано 833 см³
водорода при нормальных условиях.

19. Чему равна
молярная эквивалентная масса меди, если
цинк массой 13 кг замещает в растворе
соли медь массой 12,633 кг? Эквивалент
цинка принять равным ½.

20. 0,49 г хлорида
металла взаимодействует с AgNO₃,
при этом получено 0,863 г AgCl.
Вычислите эквивалентную массу металла.

21. На восстановление
7,09 г оксида двух валентного металла
требуется 0,31 г водорода. Вычислите
эквивалентную массу металла и его
оксида. Чему равна атомная масса металла?
Назовите этот металл.

22. Определите
молярные эквивалентные массы металла
и серы, если 3,24 г металла образуют
3,48 г оксида и 3,72 г сульфида.

23. Для растворения
16,8 г металла потребовалось 14,4 г серной
кислоты. Определите молярную эквивалентную
массу металла и объем выделившегося
водорода (н.у.).

24. Некоторое
количество металла, молярная эквивалентная
масса которого равна 27,9 г/моль, вытесняет
из кислоты 700 см³
водорода (н.у.). Определите массу металла.

25. Серная и
ортофосфорная кислоты имеют одинаковую
молярную массу. Каково отношение масс
этих кислот, пошедших на нейтрализацию
одного и того же количества щелочи, если
образовались соответственно сульфат
и дигидроортофосфат?

26. Оксид марганца
содержит 22,56 % мас. кислорода. Вычислите
молярную эквивалентную массу и
стехиометрическую валентность марганца
в оксиде.

27. Оксид марганца
содержит 50,50 % мас. кислорода. Вычислите
молярную эквивалентную массу марганца
в оксиде. Составьте химическую формулу
оксида.

28. Металл образует
оксид Me₂O₃,
содержащий 68,4 % мас. металла. Вычислите
атомную массу этого металла. Какой это
металл?

29. Молярная
эквивалентная масса хлора равна 35,5
г/моль. Молярная масса атомов меди равна
63,5 г/моль. Молярная эквивалентная масса
хлорида меди равна 99,5 г/моль. Запишите
формулу хлорида меди.

30. Вычислите
молярную эквивалентную и атомную массу
двухвалентного металла, если на окисление
8,34 г этого металла израсходовано 680 см³
кислорода. Назовите этот металл.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Источник

Эквивалент. Закон зквивалентов. Определение эквивалентной массы вещества

Определение эквивалентной массы вещества

Задача №1
При сгорании 5,00г металла образуется 9,44г оксида металла. Определить эквивалентную массу металла.
Решение:
Из условия задачи следует, что в оксиде металла на 5г металла приходится 4,44г кислорода (9,44 – 5 = 4,44). Согласно закону эквивалентов, массы (объёмы) взаимодействующих веществ пропорциональны их эквивалентным массам. Учитывая, что эквивалентная масса кислорода равна 8 г/моль, составляем пропорцию:

5г металла эквивалентны 4,44г кислорода
m_Э(Ме) г/моль металла эквивалентны 8г/моль кислорода

Откуда m_Э(Ме) = 8 ^. 5/4,44 = 9,01г/моль.

Ответ: m_Э(Ме) = 9,01г/моль.

Задача №2
Одно и то же количество металла соединяется с 0,200г кислорода и с 3,17г одного из галогенов. Определить эквивалентную массу галогена.
Решение:

I Вариант

Из условия задачи следует, что 0,200г кислорода и 3,17г галогена эквивалентно соединяются с металлом. Согласно закону эквивалентов, массы взаимодействующих веществ пропорциональны их эквивалентным массам. Учитывая, что эквивалентная масса кислорода равна 8 г/моль, составляем пропорцию:

0,200г кислорода эквивалентны 3,17г галогена
m_Э(О₂) 8г/моль кислорода эквивалентны m_Э(Г) Х г/моль

Откуда: m_Э(Г) 8 . 3,17/0,200 = 126,8г/моль.

Ответ: m_Э(Г) = 126,8г/моль.

II Вариант

Согласно закону эквивалентов, массы (объёмы) реагирующих друг с другом веществ m₁ и m₂ пропорциональны их эквивалентным массам (объёмам):

Таким образом, количество эквивалентов галогена и кислорода численно равны между собой, что составляет:

Зная количество эквивалентов и массу вещества можно определить эквивалентную массу этого вещества:

Ответ: 126,г/моль.

Задача №3
Масса 1л кислорода равна 1,4г. Сколько литров кислорода расходуется при сгорании 21г магния, эквивалент которого равен 1/2 моля?
Решение:
Находим эквивалентную массу магния: m_Э(Mg) = 1/2M(Mg) =24/2 = 12г/моль. Следовательно, 21г магния составляет 21/2 =1,75 эквивалентной массы Mg. Согласно закону эквивалентов масса израсходованного кислорода составляет 1,75 его эквивалентной массы. Учитывая, что эквивалентная масса кислорода равна 8 г/моль, рассчитаем массу кислорода, расходуемую на сжигание магния: m(O₂) = 1,75 . 8 = 14г. Зная, что 1л кислорода по массе составляет 1,4г, рассчитаем объём кислорода расходуемого при сгорании 21г магния, составив пропорцию:

1,4 : 1 = 14 : х;
х = 14 ^. 1/1,4 = 10л.

Ответ: V(O₂) = 10л.

Задача№4
Определить эквивалентные массы металла и серы, если 3,24г металла образует 3,48г оксида и 3,72г сульфида.
Решение:
Из условия задачи следует, что в оксиде металла на 3,24г металла приходится 0,24г кислорода (3,48 – 3,24 = 0,24г). Согласно закону эквивалентов, массы (объёмы) реагирующих друг с другом веществ m₁ и m₂ пропорциональны их эквивалентным массам (объёмам). Так как эквивалентная масса кислорода составляет 8г/моль, то эквивалентную массу металла находим из пропорции:

8 : 0,24 = х : 3,24;
х = 8^. 3,24/0,24 =108г/моль.

В сульфиде металла на 3,24г металла приходится 0,48г серы (3,72 – 3,24 = 0,48г). Эквивалентную массу серы находим из пропорции:

3,24 : 108 = 0,48 : х;
х = 108 ^. 3,24/0,48 = 16г/моль.

Ответ: m_э(Me) = 108г/моль; m_э(S) = 16г/моль.

Задача№5
Вычислить атомную массу двухвалентного металла и определить, какой это металл, если 8,34г металла окисляются 0,680л кислорода (условия нормальные).
Решение:
Зная, что эквивалентный объём кислорода равен 5,6л/моль, рассчитаем эквивалентную массу металла, составив пропорцию:

8,345 : 0,680 = х : 5,6;
х = 8,34 ^. 5,6/0,680 = 68,68г/моль.

Атомную массу металла находим, учитывая, что металл двухвалентный, умножением его эквивалентной массы на 2:

М(Ме) = m_э(Ме)^. В, где

В – валентность металла; М – молярная масса металла; m_э(Ме) – эквивалентная масса металла.

М(Ме) = 68,68 ^. 2 = 137,4г/моль.

Определяем, какой это металл по таблице «Периодическая система химических элементов Д.И. Менделеева», учитывая, что его атомная масса составляет 137,4. Такой атомной массе соответствует барий – элемент№56.

Ответ: 137,4; Ba.

Задача№6
Мышьяк образует два оксида, из которых один содержит 65,2% (масс.) As, а другой 75,7% (масс.) As. Определить эквивалентные массы мышьяка в обоих оксидах.
Решение:
а) Находим формулу оксида мышьяка, учитывая, что оксид содержит 65,2% As по массе. Тогда оксид содержит кислорода по массе 34,8% (100 – 65,2 = 34,8). Находим формулу оксид мышьяка:

As_хО_у = х : у = 65,2/Ar(As) : 34,8/Ar(O2) = 65,2/74,92 : 34,8/16 = 1 : 2,5 = 2 : 5

Формула оксида будет иметь вид: As₂O₅.

M(As2O5) = 229,84г/моль.

Находим массу мышьяка и массу кислорода в оксиде:

m(As) = 74,92 ^. 2 = 149,84г; m(O₂) = 16 ^. 5 = 80г.

Согласно закону эквивалентов массы элементов в оксиде пропорциональны их эквивалентным массам:

б) Подобные расчеты производим, учитывая, что оксид содержит 75,7% As и 24,3% О2 (100 – 75,7 = 24,3) по массе:

As_хО_у = х : у = 75,7/74,92 : 24,3/16 = 1,01 : 1,51 = 1 : 1,5 2 : 3

Формула оксида будет иметь вид: As₂O₃.

M(As₂O₅) = 197,84г/моль.
m(As) = 74,92^. 2 = 149,84г; m(O2) = 16 ^. 3 = 48г.

Ответ: а) 15г/моль; 24,97г/моль.

Задача№7
,00г некоторого металла соединяется с 8,89г брома и с 1,78г серы. Найти эквивалентные массы брома и металла, зная, что эквивалентная масса серы равна 16,0 г/моль.
Решение:
Согласно закону эквивалентов, массы (объёмы) реагирующих друг с другом веществ m₁ и m₂ пропорциональны их а (объёмам):

Находим эквивалентную массу брома, учитывая, что эквивалентная масса металла равна 9г/моль:

Ответ: 9г/моль; 79,9г/моль.

Задача№8
Эквивалентная масса хлора равна 35,5 г/моль, мольная масса атомов меди равна 63,5 г/моль. Эквивалентная масса хлорида меди равна 99,5 г/моль. Какова формула хлорида меди?
Решение:
Согласно закону эквивалентов:

m_э(соли) = mэ(Cu) + m_э(Cl₂).

Отсюда m_э(Cl₂) = m_э(соли) — m_э(Cl₂) = 99,5 – 35,5 = 64г/моль.

Зная эквивалентные массы хлора и меди можно определить количество их атомов в молекуле соли: m_э(А) = М(А)/m_э(А).

Тогда: Cu_xCl_y = x : y = 63,5/63,546 : 35,45/35,5 = 0,992 : 0,999 = 1 : 1

Отсюда Cu_xCl_y = CuCl.

Ответ: CuCl.

Задача№9.
Для растворения 16,8г металла потребовалось 14,7г серной кислоты. Определить эквивалентную массу металла и объем выделившегося водорода (условия нормальные).
Решение:
M(H₂SO₄) =98г/моль.
Находим массу водорода в 14,7г серной кислоты, составив пропорцию: 98 : 2 14,7 : х;

х = 2^. 14,7/98 = 0,3г.

Согласно закону эквивалентов массы взаимодействующих веществ пропорциональны их эквивалентным массам:

Учитывая, что эквивалентный объём водорода равен 11,2л/моль, рассчитаем объём который занимает 0,3г водорода: из пропорции:

1 : 11,2 = 0,3 : х;
х = 11,2^. 0,3/ 1 = 3,36л.

Ответ: m_э(Ме) = 56г/моль; V(H₂) = 3,36л.

Задача№10
На восстановление 1,80г оксида металла израсходовано 883 мл водорода, измеренного при нормальных условиях. Вычислить эквивалентные массы оксида и металла.
Решение:
Согласно закону эквивалентов, массы (объёмы) реагирующих друг с другом веществ m₁ и m₂ пропорциональны их эквивалентным массам (объёмам):

Так как водород находится в газообразном состоянии, то, соответственно, его количество измеряется в объёмных единицах (мл, л, м³). Мольный объём любого газа при н.у. равен 4л. Отсюда эквивалентный объём водорода равен, молекула которого состоит из двух атомов, т. е. содержит два моля атомов водорода, равен 22,4/2 = 11,2 л/моль или 12000мл/моль.
Отношение заменим равным ему отношением — объём водорода;

— эквивалентный объём водорода.

Тогда получим отношение

Находим эквивалентную массу оксида металла:

Согласно закону эквивалентов:

Ответ: 22,83г/моль; 14,83г/моль.

Источник

При окислении 16,74 грамм двухвалентного металла образовалась 21,54 грамма оксида. Вычислите молярную массу эквивалента металла и его оксида. Чему равна атомная масса металла?

Решение задачи

Согласно закону эквивалентов: массы реагирующих веществ пропорциональны молярным массам эквивалента этих веществ.

По условию задачи оксид образован двухвалентным металлом, следовательно, формулу запишем так MeO.

Исходя из массы оксида металла и массы металла, определим массу кислорода по формуле:

m (O) = m (MeO) – m (Me)

Получаем:

m (O) = 21,54 – 16,74 = 4,8 (г).

Закон эквивалентов в данном случае имеет вид:

Из уравнения находим молярную массу эквивалента металла:

Получаем:

Рассчитаем молярную массу металла по формуле:

Где:

М – молярная масса,

В – валентность,

Э – эквивалентная масса

n – число атомов элемента в соединении.

Получаем:

M (Мe) = 2 ∙ 27,9 = 55,8 (г/моль).

Напомню, что молярная масса вещества, имеющего атомную или металлическую структуру, численно равна относительной атомной массе.

Следовательно, атомная масса металла равна 55,8 г/моль. А металл – железо (Fe).

Учитывая, что молярная масса оксида железа (FeO) равна 71,8 г/моль, найдем молярную массу эквивалента оксида железа (FeO) рассчитаем по формуле:

Получаем:

Э (FeO) = 71,8/2 = 35,9 (г/моль).

Ответ:

молярная масса эквивалента металла равна 27,9 г/моль;

атомная масса металла равна 55,8 г/моль;

молярная масса эквивалента оксида равна 35,9 г/моль.

Источник

Материалы из методички: Сборник задач по теоретическим основам химии для студентов заочно-дистанционного отделения / Барботина Н.Н., К.К. Власенко, Щербаков В.В. – М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2007. -155 с.

Эквивалент. Закон эквивалентов

Эквивалент – реальная или условная частица вещества Х, которая в данной кислотно-основной реакции или реакции обмена эквивалентна одному иону водорода Н⁺ (одному иону ОН^— или единичному заряду), а в данной окислительно-восстановительной реакции эквивалентна одному электрону.

Фактор эквивалентности f_экв(X) – число, показывающее, какая доля реальной или условной частицы вещества Х эквивалентна одному иону водорода или одному электрону в данной реакции, т.е. доля, которую составляет эквивалент от молекулы, иона, атома или формульной единицы вещества.

Наряду с понятием “количество вещества”, соответствующее числу его моль, используется также понятие количество эквивалентов вещества.

Закон эквивалентов: вещества реагируют в количествах, пропорциональных их эквивалентам. Если взято n(экв₁) моль эквивалентов одного вещества, то столько же моль эквивалентов другого вещества n(экв₂) потребуется в данной реакции, т.е.

n(экв₁) = n(экв₂) (2.1)

При проведении расчетов необходимо использовать следующие соотношения:

1. Молярная масса эквивалента вещества X равна его молярной массе, умноженной на фактор эквивалентности:

М_экв(X) = М(X)× f_экв(X). (2.2)

2. Количество эквивалентов вещества X определяется делением его массы на молярную массу эквивалента:

n_экв(X) = m(X)/М_экв(X). (2.3)

3. Объём моль-эквивалента газа Х при н.у. равен молярному объёму газа, умноженному на фактор эквивалентности:

V_экв(X) = V(X) × f_экв(X) = 22,4× f_экв(X). (2.4)

4. Молярная масса эквивалента сложного вещества равна сумме молярных масс эквивалентов составляющих это вещество атомов (ионов).

5. Молярная масса эквивалента оксида равна молярной массе эквивалента элемента плюс молярная масса эквивалента кислорода.

6. Молярная масса эквивалента гидроксида металла равна молярной массе эквивалента металла плюс молярная масса эквивалента гидроксила, например:

М[½Са(ОН)₂] = 20 + 17 = 37 г/моль.

7. Молярная масса эквивалента сульфата металла равна молярной массе эквивалента металла плюс молярная масса эквивалента SO₄^2-, например,

М(½ СаSO₄) = 20 + 48 = 68 г/моль.

Эквивалент в кислотно-основных реакциях

На примере взаимодействия ортофосфорной кислоты со щелочью с образованием дигидро-, гидро- и среднего фосфата рассмотрим эквивалент вещества H₃PO₄.

H₃PO₄ + NaOH = NaH₂PO₄ + H₂O, f_экв(H₃PO₄) =1.

H₃PO₄ + 2NaOH = Na₂HPO₄ + 2H₂O, f_экв(H₃PO₄) =1/2.

H₃PO₄ + 3NaOH = Na₃PO₄ + 3H₂O, f_экв(H₃PO₄) =1/3.

Эквивалент NaOH соответствует формульной единице этого вещества, так как фактор эквивалентности NaOH равен единице. В первом уравнении реакции молярное соотношение реагентов равно 1:1, следовательно, фактор эквивалентности H₃PO₄ в этой реакции равен 1, а эквивалентом является формульная единица вещества H₃PO₄.

Во втором уравнении реакции молярное отношение реагентов H₃PO₄ и NaOH составляет 1:2, т.е. фактор эквивалентности H₃PO₄ равен 1/2 и её эквивалентом является 1/2 часть формульной единицы вещества H₃PO₄ .

В третьем уравнении реакции количество веществ реагентов относятся друг к другу как 1:3. Следовательно, фактор эквивалентности H₃PO₄ равен 1/3, а её эквивалентом является 1/3 часть формульной единицы вещества H₃PO₄.

Таким образом, эквивалент вещества зависит от вида химического превращения, в котором принимает участие рассматриваемое вещество.

Следует обратить внимание на эффективность применения закона эквивалентов: стехиометрические расчёты упрощаются при использовании закона эквивалентов, в частности, при проведении этих расчётов отпадает необходимость записывать полное уравнение химической реакции и учитывать стехиометрические коэффициенты. Например, на взаимодействие без остатка 0,25 моль-экв ортофосфата натрия потребуется равное количество эквивалентов вещества хлорида кальция, т.е. n(1/2CaCl₂) = 0,25 моль.

Эквивалент в окислительно-восстановительных реакциях

Фактор эквивалентности соединений в окислительно-восстановительных реакциях равен:

f_экв(X) = 1/n, (2.5)

где n – число отданных или присоединенных электронов.

Для определения фактора эквивалентности рассмотрим три уравнения реакций с участием перманганата калия:

2KMnO₄ + 5Na₂SO₃ + 3H₂SO₄ = 5Na₂SO₄ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 3H₂O.

2KMnO₄ + 2Na₂SO₃ + H₂O = 2Na₂SO₄ + 2MnO₂ + 2KOH.

2KMnO₄ + Na₂SO₃ + 2NaOH = Na₂SO₄ + K₂MnO₄ + Na₂MnO₄ + H₂O.

В результате получаем следующую схему превращения KMnO₄.

в кислой среде: Mn⁺⁷ + 5e = Mn⁺²

в нейтральной среде: Mn⁺⁷ + 3e = Mn⁺⁴

в щелочной среде: Mn⁺⁷ + 1e = Mn⁺⁶

Схема превращений KMnO₄ в различных средах

Таким образом, в первой реакции f_экв(KMnO₄) = 1/5, во второй – f_экв(KMnO₄) = 1/3, в третьей – f_экв(KMnO₄) = 1.

Следует подчеркнуть, что фактор эквивалентности дихромата калия, реагирующего в качестве окислителя в кислой среде, равен 1/6:

Cr₂O₇^2-+ 6e + 14H⁺ = 2 Cr³⁺ + 7H₂O

Примеры решения задач

Задача 1. Определить фактор эквивалентности сульфата алюминия, который взаимодействует со щелочью.

Решение. В данном случае возможно несколько вариантов ответа:

Al₂(SО₄)₃ + 6 KOH = 2 Аl(ОН)₃ + 3 K₂SО₄, f_экв(Al₂(SО₄)₃) = 1/6,

Al₂(SО₄)₃ + 8 KOH_(изб) = 2 K[Al(OH)₄ ] + 3 K₂SО₄, f_экв (Al₂(SО₄)₃) = 1/8,

Al₂(SО₄)₃ + 12KOH_(изб) = 2K₃[Al(OH)₆] + 3K₂SО₄, f_экв (Al₂(SО₄)₃) = 1/12.

Задача 2. Определить факторы эквивалентности Fe₃О₄ и KCr(SO₄)₂ в реакциях взаимодействия оксида железа с избытком хлороводородной кислоты и взаимодействия двойной соли KCr(SO₄)₂ со стехиометрическим количеством щёлочи КОН с образованием гидроксида хрома (III).

Решение.

Fe₃О₄ + 8 НСl = 2 FeСl₃ + FeСl₂ + 4 Н₂О, f_экв(Fe₃О₄) = 1/8,

KCr(SO₄)₂ + 3 КОН = 2 K₂SO₄ + Сr(ОН)₃, f_экв(KCr(SO₄)₂) = 1/3.

Задача 3. Определить факторы эквивалентности и молярные массы эквивалентов оксидов CrО, Cr₂О₃ и CrО₃ в кислотно-основных реакциях.

CrО + 2 HCl = CrCl₂ + H₂О; f_экв(CrО) = 1/2,

Cr₂О₃ + 6 HCl = 2 CrCl₃ + 3 H₂О; f_экв(Cr₂О₃) = 1/6,

CrО₃ – кислотный оксид. Он взаимодействует со щёлочью:

CrО₃ + 2 KОH = K₂CrО₄ + H₂О; f_экв(CrО₃) = 1/2.

Молярные массы эквивалентов рассматриваемых оксидов равны:

М_экв(CrО) = 68(1/2) = 34 г/моль,

М_экв(Cr₂О₃) = 152(1/6) = 25,3 г/моль,

М_экв(CrО₃) = 100(1/2) = 50 г/моль.

Задача 4. Определить объём 1 моль-экв О₂, NH₃ и H₂S при н.у. в реакциях:

4 NH₃ + 3 О₂ 2 N₂ + 6 H₂О;

4 NH₃ + 5 О₂ 4 NO + 6 H₂О;

2 H₂S + 3 О₂ 2 SО₂ + 2 H₂О.

Решение.

V_экв(О₂) = 22,4× 1/4 = 5,6 л.

V_экв(NH₃) = 22,4× 1/3 = 7,47 л – в первой реакции.

V_экв(NH₃) = 22,4× 1/5 = 4,48 л – во второй реакции.

В третьей реакции для сероводорода V_экв(H₂S)=22,4 1/6 = 3,73 л.

Задача 5. 0,45 г металла вытесняют из кислоты 0,56 л (н.у.) водорода. Определить молярную массу эквивалента металла, его оксида, гидроксида и сульфата.

Решение.

n_экв(Ме) = n_экв(Н₂) = 0,56:(22,4× 1/2) = 0,05 моль.

М_экв(X) = m(Ме)/n_экв(Мe) = 0,45:0,05 = 9 г/моль.

М_экв(Ме_xO_y) = М_экв(Ме) + М_экв(O₂) = 9 + 32× 1/4 = 9 + 8 = 17 г/моль.

М_экв(Ме(OH)_y) = М_экв(Ме) + М_экв(OH^—) = 9+17 = 26 г/моль.

М_экв(Ме_x(SO₄)_y) = М_экв(Ме) + М_экв(SO₄^2-) = 9 + 96× 1/2 = 57 г/моль.

Задача 6. Рассчитать массу перманганата калия, необходимую для окисления 7,9 г сульфита калия в кислой и нейтральной средах.

Решение.

f_экв(K₂SО₃) = 1/2 (в кислой и нейтральной среде).

М_экв(K₂SО₃) = 158× 1/2 = 79 г/моль.

n_экв (KMnO₄) = n_экв(K₂SО₃) = 7,9/79 = 0,1 моль.

В кислой среде М_экв(KMnO₄) = 158·1/5 = 31,6 г/моль, m(KMnO₄) = 0,1·31,6 = 3,16 г.

В нейтральной среде М_экв (KMnO₄) = 158·1/3 = 52,7 г/моль, m(KMnO₄) = 0,1·52,7 =5,27 г.

Задача 7. Рассчитать молярную массу эквивалента металла, если оксид этого металла содержит 47 мас.% кислорода.

Решение.

Выбираем для расчётов образец оксида металла массой 100 г. Тогда масса кислорода в оксиде составляет 47 г, а масса металла – 53 г.

В оксиде: n_экв (металла) = n_экв(кислорода). Следовательно:

m(Ме):М_экв(Ме) = m(кислорода):М_экв(кислорода);

53:М_экв(Ме) = 47:(32·1/4). В результате получаем М_экв(Ме) = 9 г/моль.

Задачи для самостоятельного решения

2.1. Молярная масса эквивалента металла равна 9 г/моль. Рассчитать молярную массу эквивалента его нитрата и сульфата.

Ответ: 71 г/моль; 57 г/моль.

2.2. Молярная масса эквивалента карбоната некоторого металла составляет 74 г/моль. Определить молярные массы эквивалентов этого металла и его оксида.

Ответ: 44 г/моль; 52 г/моль.

2.3. Рассчитать объём 1 моля эквивалента сероводорода (н.у.), который окисляется до оксида серы (IV).

2.4. Определить молярную массу эквивалента Ni(OH)Cl в реакциях:

Ni(OH)Cl + H₂S = NiS + HCl + H₂O;

Ni(OH)Cl + NaOH = Ni(OH)₂ + NaCl.

Ответ: 55,6 г/моль; 111,2 г/моль.

2.5. При взаимодействии 4,8 г неизвестного металла и 13 г цинка с соляной кислотой выделяется одинаковый объём водорода. Вычислить молярные массы эквивалентов металла, его оксида и его хлорида.

Ответ: М_{Э(металла)}=12 г/моль; М_{Э(оксида)}=20 г/моль, М_{Э(хлорида)}=47,5 г/моль.

2.6. Рассчитать молярные массы эквивалентов металла и его гидроксида, если хлорид этого металла содержит 79,7 мас.% хлора, а молярная масса эквивалента хлора равна 35,5 г/моль.

Ответ: М_{Э(металла)}=9 г/моль; М_{Э(оксида)}=26 г/моль.

2.7. Какой объём 0,6 М раствора H₂O₂ пойдёт на окисление 150 мл 2н. раствора FeSO₄ в реакции:

H₂O₂ + 2 FeSO₄ + H₂SO₄ = Fe₂(SO₄)₃ + 2 H₂O.

2.8. Определить объём хлора (н.у), необходимый для окисления 100 мл 0,5н раствора K₂MnO₄.

2.9. 0,66 г кислоты требуются для нейтрализации 10 мл 1М раствора КОН. Найти молярные массы эквивалентов кислоты и ее кальциевой соли в обменной реакции.

Ответ: М_{Э(кислоты)}=66 г/моль; М_Э(соли)=85 г/моль.

2.10. Бромид металла в результате обменной реакции полностью переведен в сульфат, при этом масса уменьшилась в 1,47 раз. Найти молярную массу эквивалента металла. Определить какой это металл.

Ответ: М_{Э(металла)}=20 г/моль; Са.

Источник