|
|
|
Главная -> Образование -> Учебные материалы -> Химический эквивалент ->
| Поиск по сайту: |
|
|
ЗАКОН ЭКВИВАЛЕНТОВ
Еще до создания атомно–молекулярного учения было установлено, что простые и сложные вещества вступают в химические реакции в строго определенных массовых соотношениях.
Закон эквивалентов: Все вещества реагируют и образуются в эквивалентных соотношениях.
Эквивалентное соотношение означает одинаковое число моль эквивалентов. Т.о. закон эквивалентов можно сформулировать иначе: число моль эквивалентов для всех веществ, участвующих в реакции, одинаково.
Рассмотрим реакцию взаимодействия гидроксида алюминия с серной кислотой:
2Al(OH)3+3H2SO4= Al2(SO4)3+6H2O.
Из уравнения следует, что 2 моль Al(OH)3 взаимодействует с 3 моль H2SO4, при этом образуется 1 моль Al2(SO4)3 и 6 моль H2O. Таким образом, количество моль реагентов и продуктов (пропорциональное стехиометрическим коэффициентам в уравнении) обычно неодинаково.
Теперь рассмотрим число моль эквивалентов веществ, участвующих в данной реакции. 6 Моль эквивалентов Al(OH)3 взаимодействует с 6 моль эквивалентов H2SO4, при
этом образуется 6 моль эквивалентов Al2(SO4)3 и 6 Моль эквивалентов H2O. Таким образом, количество моль эквивалентов реагентов и продуктов всегда одинаково.
|
|
Al(OH)3 |
|
H2SO4 |
|
Al2(SO4)3 |
|
H2O |
|
Количество вещества n(B), моль |
2 |
≠ |
3 |
≠ |
1 |
≠ |
6 |
|
Эквивалентное число z |
3 |
|
2 |
|
6 |
|
1 |
|
Количество эквивалентов n(1/zB),моль |
6 |
= |
6 |
= |
6 |
= |
6 |
Для химической реакции, записанной в общем виде:
aA + bB = cC + dD,
где A, B – реагенты, C, D – продуты,
а,b,c,d – стехиометрические коэффициенты;
справедливо равенство:
n(1/z А) = n(1/z B) = n(1/z С) = n(1/z D) (8)
Это выражение (8) является математической записью закона эквивалентов.
Число моль эквивалентов вещества можно рассчитать через массу т(В) вещества В:
n(1/z B) = 
(9)
или объем V(B) газообразного вещества В:
n(1/z
B) = 
(10)
Закон эквивалентов дает возможность производить расчеты без уравнения реакции. Кроме того, из закона эквивалентов можно вывести еще одну формулу для расчета молярной массы эквивалента оксида:
М(1/z оксида) = М(1/z элемента) + М(1/z О) = М(1/z элемента) + 8 (11)
Пример 5: Молярная масса эквивалента некоторого металла равна 12 г/моль. Какая масса этого металла прореагировала с кислотой, если при этом выделилось 1150 мл водорода (н.у.)?
Решение: По закону эквивалентов число моль эквивалентов прореагировавшего металла и водорода одинаково:
n(1/z Ме) = n(1/z Н2).
Выразим число моль эквивалентов металла через отношение масс [формула (9)], а для водорода – через отношение объемов [формула (10)]:
= 
.
Молярный объем эквивалента водорода известен V(1/2 Н2) = 11.2 л/моль. Таким образом, в реакции с кислотой прореагировало металла
m(Me) = 
= 
= 1.23 г.
Ответ: 1.23 г.
Пример 6: При нагревании в кислороде 3.60 г некоторого металла его масса увеличилась до 5.04 г. Рассчитайте молярную массу эквивалента металла и его оксида.
Решение: По условию задачи металл реагирует с кислородом с образованием оксида (условное обозначение МеО). Закон эквивалентов для данной реакции имеет вид:
n(1/z Ме) = n(1/z О2) = n(1/z МеО).
Рассчитаем сначала молярную массу эквивалента металла через отношение к кислороду (т.к. для кислорода известна молярная масса эквивалента М(1/2 О)=8 г/моль).
=
; 
=
Отсюда молярная масса эквивалента металла равна М(1/z Ме) = 20 г/моль.
Аналогично произведем расчет для оксида:
=; 
=.
М(1/z МеО) = 28 г/моль.
Другим вариантом расчета молярной массы эквивалента оксида будет использование формулы (11):
М(1/zМеО) = М(1/zМе) + 8 = 28 г/моль.
Ответ: 20 г/моль; 28 г/моль.
Пример 7: В оксиде некоторого элемента массовая доля кислорода составляет 20 %. Рассчитайте молярную массу эквивалента элемента и его оксида.
Решение: Про любой оксид можно сказать, что он получен по реакции окисления элемента кислородом. Закон эквивалентов для такой реакции окисления можно записать как:
n(1/z элемента) = n(1/z О2) = n(1/z оксида);
=.
Далее необходимо рассчитать массы элемента и кислорода в любой произвольно взятой массе оксида. Наиболее удобно принять массу оксида за 100 г (100%).Т.о., в 100 г оксида содержится 20 г кислорода и 80 г элемента.
=
Молярная масса эквивалента элемента равна М(1/z элемента) = 32 г/моль. Отсюда молярная масса эквивалента оксида составляет:
М(1/zоксида) = М(1/z элемента) + 8 = 32 + 8 = 40 г/моль.
Ответ: 32 г/моль; 40 г/моль.
© И.Н. Oxтеменко, М.С. Xpистенко