Закон эквивалента примеры

Эквивалент. Закон эквивалентов. Решение задач

Количественный подход к изучению химических явлений и установление закона постоянства состава показали, что вещества вступают во взаимодействие в определенных соотношениях масс, что привело к введению такого важного понятия как «эквивалент» и установлению закона эквивалентов: «Массы взаимодействующих без остатка веществ относятся как их эквивалентные массы».

Эквивалент – это реальная или условная частица (атом, молекула. ) или часть частицы, которая реагирует (соединяется, замещает, отрывается) с одним атомом водорода, половиной атома кислорода, одним электроном или эквивалентными им частицами. Например, атом водорода в воде (Н2О) прореагировал с 1/2 атома кислорода; эквивалент кислорода составляет 1/2 его атома. Для расчетов само понятие эквивалента не используется, для этого используют следующие величины.
Фактор эквивалентности — f — часть частицы, составляющей один эквивалент; f принимает значение 1, 1/2, 1/3, и т.д. Показатель эквивалентности Z = 1/f (он равен стехиометрической валентности).
Эквивалентная масса или масса моль эквивалентов (Mf, Af) измеряется в граммах или в а.е.м. (относительная Mr). Молярная масса эквивалентов вещества в конкретной реакции всегда в Z раз меньше молярной массы этого вещества.

Непосредственно из понятия эквивалента следует необходимость важнейшего понятия химии – валентность (от Valentia – сила) – это способность атома присоединять к себе определенное число других атомов.
Стехиометрическая валентность атома (Vстх) отражает состав вещества (без учета строения и структуры):

Например, при взаимодействии серы с водородом образуется Н2S; эквивалент серы равен 1/2 атома (f(S) = 1/2); Аr(S) = 32:

Математическое выражение закона эквивалентов:

Рассмотрим примеры решения задач на закон эквивалентов:

Пример 1.
Определить эквивалент и эквивалентные массы гидроксида висмута (III) в реакциях:
1) Bi(OH)3 + HCl = Bi(OH)2Cl + Н2O;
2) Bi(OH)3 + 3HCl = BiCl3 + H2O.
Решение:
1) f(Bi(OH)3) = 1, Mf(Bi(OH)3) = 260 г/моль (т. к. из трех групп заместилась одна);
2) f(Bi(OH)3) = 1/3, a Mf(Bi(OH)3) = 260 /3 = 86,3 г/моль (т.к. из трех групп заместились все три).

г) эквивалентная масса соли в реакциях полного замещения катиона или аниона равна:

Так, f(Al2(SO4)3) = 1/3.2 = 1/6. Однако в реакции эта величина может быть больше (неполное замещение) или меньше (комплексообразование). Если, например, это соединение участвует во взаимодействии по реакции:
(Al2(SO4)3) + 12KOH = 2K3[Al(OH)6] + 3K2SO4,
то при этом три аниона с суммарным зарядом 6 замещаются 12 ОН — группами, следовательно 12 эквивалентов этого вещества должно вступать в реакцию, таким образом f(Al2(SO4)3) = 1/12.

д) Эквивалентная масса оксида в реакциях полного замещения равна:

Так, f(Fe2O3) = 1/3.2 = 1/6. Мf = М(Fe2O3) . f(Fe2O3) = 160 . 1/6 = 26,6 г. Однако в реакции:
Fe2O3 + 4HCl = 2FeOHCl2 + H2O f(Fe2O3) = 1/4, т. к. Fe2O3 взаимодействует с 4 эквивалентами HCl;
Мf = 160/4 = 40г.
При решении задач, связанных с газообразными веществами, целесообразно пользоваться значением эквивалентного объема. Это объем, занимаемый одним моль эквивалентов газообразного вещества. Для водорода при н.у. этот объем равен 11,2 литров (молярный объем Н2 составляет 22,4 л, а так как Мf (Н) = 1г, то эквивалентный объем будет в 2 раза меньше молярного, т. е. 11,2 л.). Пример 2.1,00г 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:

Закон эквивалента примеры

Факультет естественных наук

2. 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 fэкв(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(экв 2 ) потребуется в данной реакции, т.е.

При проведении расчетов необходимо использовать следующие соотношения:

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

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

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

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

Молярная масса эквивалента оксида равна молярной массе эквивалента элемента плюс молярная масса эквивалента кислорода:

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.

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.

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 H 3PO4.

Во втором уравнении реакции молярное отношение реагентов H3PO4 и NaOH составляет 1:2, т.е. фактор эквивалентности H 3PO4 равен 1/2 и её эквивалентом является 1/2 часть формульной единицы вещества H 3PO4 .

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 H 3PO4.

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) = , (2.5)

где n – число отданных или присоединенных электронов.

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

В результате получаем следующую схему превращения KMnO4 (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Схема превращений KMnO4 в различных средах

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

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

Cr2O7 2 — + 6e + 14 H + = 2 Cr 3+ + 7 H2O.

Примеры решения задач

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

Решение. В данном случае возможно несколько вариантов ответа:

Задача 2. Определить факторы эквивалентности Fe3 О 4 и KCr(SO 4)2 в реакциях взаимодействия оксида железа с избытком хлороводородной кислоты и взаимодействия двойной соли KCr(SO 4)2 со стехиометрическим количеством щёлочи КОН с образованием гидроксида хрома ( III).

KCr(SO4)2 + 3 КОН = 2 K2SO4 + С r( ОН )3, f экв(KCr(SO4)2) = 1/3.

Задача 3. Определить факторы эквивалентности и молярные массы эквивалентов оксидов CrО, Cr2 О 3 и CrО 3 в кислотно-основных реакциях.

CrО3 – кислотный оксид. Он взаимодействует со щёлочью:

Молярные массы эквивалентов рассматриваемых оксидов равны:

Мэкв(CrО) = 68(1/2) = 34 г/моль,

Задача 4. Определить объём 1 моль-экв О2, NH3 и H 2 S при н.у. в реакциях:

4 NH3 + 3 О 2 2 N2 + 6 H2 О;

4 NH3 + 5 О 2 4 NO + 6 H2 О;

2 H2 S + 3 О 2 2 SО 2 + 2 H2 О.

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 Vэкв(H2 S)=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.

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

f экв(K23 ) = 1/2 (в кислой и нейтральной среде).

В кислой среде Мэкв(KMnO4 ) = 158·1/5 = 31,6 г/моль, m(KMnO 4 ) = 0,1·31,6 = 3,16 г.

В нейтральной среде Мэкв (KMnO4 ) = 158·1/3 = 52,7 г/моль, m(KMnO 4 ) = 0,1·52,7 =5,27 г.

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

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

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

53:Мэкв(Ме) = 47:(32·1/4). В результате получаем Мэкв(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.

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

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 + NaOH = Ni(OH)2 + NaCl.

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.

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.

2.7. Какой объём 0,6 М раствора H 2O2 пойдёт на окисление 150 мл 2н. раствора FeSO 4 в реакции:

2.8. Определить объём хлора (н.у), необходимый для окисления 100 мл 0,5н раствора K 2MnO4.

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.

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.

Химик.ПРО – решение задач по химии бесплатно

Закон эквивалентов

Эквивалентная масса металла

При растворении в кислоте металла массой 11,9 грамм выделился водород объемом 2,24 литра (нормальные условия). Чему равна эквивалентная масса металла ( Мэкв) и фактор эквивалентности металла (fэкв).

Соляная кислота вода

К какому объёму воды следует добавить 1 миллилитр соляной кислоты (HCl) с молярной концентрацией 0,1 моль/л, чтобы получить раствор с рОН 11?

Молярная масса эквивалента вещества

Вычислить молярные массы эквивалента вещества: хлорида цинка (ZnCl2), карбоната натрия (Na2CO3), гидроксида алюминия (Al(OH)3).

Вычислить молярные массы эквивалентов (тригидроксид железа)

Определите эквиваленты и вычислить молярные массы эквивалентов тригидроксида железа (Fe(OH)3) в реакциях: Fe(OH)3 + 3 HCl = FeCl3 +3H2O; Fe(OH)3 + 2 HCl = FeOHCl2 +2H2O; Fe(OH)3 + HCl = Fe(OH)2Cl + H2O.

Определить эквивалентную массу

Вычислить фактор эквивалентности и определить эквивалентную массу ортофосфорной кислоты (H3PO4) в реакциях образования гидрофосфата, дигидрофосфата и ортофосфата.

Эквивалентная масса серы

Какова эквивалентная масса серы (S), если 4 грамма ее окисляются 2,8 литрами кислорода (O) (нормальные условия)?

Молярная масса эквивалента (серная кислота)

При взаимодействии серной кислоты (H2SO4) со щелочью образуются соли гидросульфат калия (KHSO4) и сульфат калия (K2SO4). Вычислить эквивалент и молярные массы эквивалентов кислоты для каждого случая. Написать соответствующие уравнения реакций.

Масса эквивалента

Найдите массу эквивалента металла, если 3 грамма его реагируют с 2 граммами кислорода (O2).

Оксид меди (определение валентности)

Вычислить валентность меди (Cu) в составе оксида меди, в котором на 1 грамм кислорода приходится 3,97 грамм меди.

Эквивалентная масса металла (титан)

Хлорид металла содержит 69% хлора (Cl), атомная масса металла равна 47,90. Вычислите эквивалентную массу металла и его валентность.

Закон эквивалента примеры

В настоящее время эквивалентом элемента называют такое его количество, которое соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях. Например, в соединениях эквивалент хлора, серы, азота, углерода равен соответственно 1 моль, 1/2 моль, 1/3 моль, 1/4 моль.

Масса 1 эквивалента элемента называется его эквивалентной массой. Так, в приведенных выше примерах эквивалентные массы хлора, серы, азота, углерода соответственно равны 34,45 г/моль, г/моль, г/моль, г/моль.

Эквиваленты и эквивалентные массы обычно находят либо по данным анализа соединений, либо на основании результатов замещения одного элемента другим. Для определения эквивалента (или эквивалентной массы) элемента необязательно исходить из его соединения с водородом.

Эквивалент (эквивалентную массу) можно вычислить по составу соединения данного элемента с любым другим, эквивалент (эквивалентная масса) которого известен.

Пример. При соединении натрия с избытком хлора образовалось хлорида натрия. Найти эквивалентную массу натрия и его эквивалент, если известно, что эквивалентная масса хлора равна 35,45 г/моль.

Из данных задачи следует, что в хлориде натрия на натрия приходится хлора. Следовательно:

Моляриая масса атомов иатрия (численно совпадающая с относительной атомной массой натрия) равна 23,0 г/моль. Следовательно, молярная и эквивалентная массы атомов иатрия совпадают, откуда эквивалент натрия равен 1 моль.

Многие элементы образуют по нескольку соединений друг с другом. Из этого следует, что эквивалент элемента и его эквивалентная масса могут иметь различные значения, смотря по тому, из состава какого соединения они были вычислены. Но во всех таких случаях различные эквиваленты (или эквивалентные массы) одного и того же элемента относятся друг к другу, как небольшие целые числа. Например, эквивалентные массы углерода, вычисленные исходя из состава диоксида и оксида углерода, равны соответственно 3 г/моль и 6 г/моль; отношение этих величин равно 1:2.

Наряду с понятием об эквивалентной массе иногда удобно пользоваться поиятием об эквивалентном объеме, т. е. объеме, который занимает при данных условиях 1 эквивалент рассматриваемого вещества. Например, при нормальных условиях эквивалентный объем водорода равен 11,2 л/моль, эквивалентный объем кислорода —5,6 л/моль.

Понятие об эквивалентах и эквивалентных массах распространяется также на сложные вещества. Эквивалентом сложного вещества называется такое его количество, которое взаимодействует без остатка с одним эквивалентом водорода или вообще с одним эквивалентом любого другого вещества.

Введение в химию понятия «эквивалент» позволило сформулировать закон, называемый законом эквивалентов:

Вещества взаимодействуют друг с другом в количествах, пропорциональных их эквивалентам.

При решении некоторых задач удобнее пользоваться другой формулировкой закона эквивалентов:

Массы (объемы) реагирующих друг с другом веществ пропорциональны их эквивалентным массам (объемам).

Раздел химии, рассматривающий количественный состав веществ и количественные соотношения (массовые, объемные) между реагирующими веществами, называется стехиометрией. В соответствии с этим, расчеты количественных соотношений между элементами в соединениях или между веществами в химических реакциях (см. § 16) называются стехио метрическим и расчетами. В основе их лежат законы сохранения массы, постоянства состава, кратных отношений, а также газовые законы — объемных отношений (Гей-Люссака) и Авогадро. Перечисленные законы принято считать основными законами стехиометрии.

Закон эквивалента примеры

12. Закон эквивалентов. Понятие эквивалента. Задачи на применение закона эквивалентов.

Определение.
Химический эквивалент — условная частица, в целое число раз меньшая, или равная, соответствующей ей формульной единицы — атома, молекулы, иона и т.д.

Грубо говоря, без учета определения и ряда оговорок, это частица вещества, соответствующая одной единице валентности.
Как это отражается на массе эквивалентных частиц?
ZnCl2. Двухалентный цинк, Э = 1/2 молярной массы.
AlCl3. Трехвалентный алюминий, Э = 1/3 М.
Al2(SO4)3. Два трехвалентных алюминия, Э = 1/(2*3) = 1/6 М.
CrO3. Шестивалентный хром, Э = 1/6 молярной массы.

Число 1/2, 1/3, 1/6, т.е. число, показывающее, какая часть молекулы (молярной массы) соответствует одному эквиваленту, называются фактор эквивалентности, f.

Видно, что молярную массу эквивалента можно найти по формуле:
Мэ = Mr*f, где Mr — молярная масса вещества, но так же может быть атомная масса, масса иона и т.д.

Для водорода эквивалентная масса составит mэ = 2*(1/2) = 1 г-экв. f = 1/2, поскольку каждый атом водорода соответствует одной единице валентности (одному эквиваленту), а молекула водорода двухатомна.
Эквивалентный объем составит Vэ = Vм * f = 22,4*(1/2) = 11,2 л/моль-экв.

Для кислорода эквивалентная масса составит mэ = 32*(1/4) = 8 г-экв. f = 1/4, поскольку каждый атом кислорода соответствует двум единицам валентности (двум эквивалентам, кислород двухвалентен), а молекула кислорода двухатомна.
Эквивалентный объем составит Vэ = Vм * f = 22,4*(1/4) = 5,6 л/моль-экв.

Отсюда выведем другое определение:
Химический эквивалент — это массовое количество хим. элемента или сложного в-ва, соединяющееся с 1 массовой частью водорода или 8-ю массовыми частями кислорода или заменяющее их в хим. соединениях.

Вещества реагируют друг с другом в количествах, равных их эквивалентвм, nэ(А) = nэ(В).

Некоторую особенность имеет определение эквивалентных масс веществ, участвующих в ОВР.
В этом случае масса эквивалента есть отношение массы вещества к количеству отдаваемых или принимаемых электронов.
Мэ = M/n(e).
Примеры.
10FeSO4 + 2KMnO4 + 8H2SO4 = 5Fe2(SO4)3 + 2MnSO4 + K2SO4 + 8H2O

Железо отдает 1 электрон: Fe +2 — e = Fe +3
Mэ = M(FeSO4)/1 = M(FeSO4)
Марганец принимает 5 электронов:
Mn +7 + 5e = Mn +2
Мэ(KMnO4) = М(KMnO4)/5

Хром принимает 6 электронов, Мэ(K2Cr2O7) = Mr(K2Cr2O7)/6
Сера (суммарно в составе молекулы) отдает 8 электронов, Мэ = М(Na2S2O3)/8

Это интересно:

  • Иметь несколько гражданств Можно ли иметь двойное гражданство в России? Многие россияне мечтают иммигрировать в развитые страны и впоследствии стать их подданными. Однако не все из них готовы отказываться от гражданства РФ. Наличие подданства нескольких государство удобно для бизнесменов, инвесторов и лиц, семьи […]
  • Проверить задолженность по налогу на транспорт Как узнать задолженность по транспортному налогу? Отправить на почту Транспортный налог - узнать задолженность по нему в наше время нетрудно. По сумме транспортного налога узнать задолженность можно в ИФНС, а также в интернете. Подробнее об этом — в нашей статье. Как проверить […]
  • Увольнение по окончанию срока действия срочного трудового договора Статья 79. Прекращение срочного трудового договора Статья 79. Прекращение срочного трудового договора 1. О прекращении трудового договора в связи с истечением его срока вправе заявить как работодатель, так и сам работник. Вместе с тем в отношении работодателя закон предусматривает […]
  • Налог с оборота лнр 2018 Постановления Совета Министров ЛНР ЛУГАНСКОЙ НАРОДНОЙ РЕСПУБЛИКИ от «19» июня 2018 года № 352/18 О внесении изменений в некоторые постановления Совета Министров Луганской Народной Республики В соответствии со статьями 28, 41 Закона Луганской Народной Республики от 25.06.2014 № 14-I «О […]
  • Закон рф n 4468-1 Статья 18. Исчисление выслуги лет для назначения пенсии Информация об изменениях: Федеральным законом от 1 июля 2017 г. N 154-ФЗ в статью 18 настоящего Закона внесены изменения, распространяющиеся на правоотношения, возникшие с 5 апреля 2016 г. Статья 18. Исчисление выслуги лет для […]
  • Правила именования java Java переменные В предыдущих уроках мы говорили о том, что класс в Java состоит из атрибутов и методов. Переменные могут быть атрибутами класса, параметрами метода или могут использоваться в программе для краткосрочного хранения данных. В языке Java все переменные должны быть […]
  • Правила 77 82 Генеральная Ассамблея ООН Предстоящая 73-я сессия Повестка дня Все документы Текущая 72-я сессия Повестка дня Резолюции Все документы Поиск Условные обозначения Система нумерации пленарных заседаний Журнал ООН Архив Резолюции Декларации, конвенции и […]
  • Приказ обработка рук Дезинфекция рук, правила обработки рук Обработка рук. Важнейшим «инструментом» врача-стоматолога являются руки. Правильная и своевременная обработка рук является залогом безопасности медицинского персонала и пациентов. Поэтому большое значение придается мытью рук, систематической […]

Author: admin