Т е м а 2. Закон еквівалентів

Дата: 2025-05-01; Просмотры: 15

Оценка:

0.00 из 5.00 — оценок

Скачиваний: 0

Скачать

2.1. Рекомендації до вивчення теоретичного матеріалу

Закон еквівалентів експериментально встановлений німецьким хіміком В.Ріхтером (1797 р.) і сформульований Дж. Дальтоном (1803 р.): хімічні елементи і речовини взаємодіють між собою і утворюють нові речовини у кількостях, пропорційних їх еквівалентам. Математичний вираз закону еквівалентів: m₁/m₂ = Е₁/Е₂

Еквівалент речовини чи елемента – це реальна або умовна частинка речовини, яка взаємодіє з 1 моль атомів або іонів гідрогену або з ½ моль атомів оксигену. Наприклад, в НВr еквівалент брому становить 1 моль, тому що з 1моль атомів гідрогену з’єднується 1 моль атомів Вr. Еквівалент оксигену в Н₂О дорівнює ½ моль, а нітрогену в NH₃ - 1/3 моль . Числа 1, ½ і 1/3 називаються фактором еквівалентності (f).

Молярна маса еквівалента – маса 1 еквівалента, виражена в грамах (m_e) . Вона дорівнює добутку фактора еквівалентності та молярної маси речовини: m_e = f ·M_r . Еквівалентна маса гідрогену дорівнює 1г , його еквівалентний об’єм (V_e(H) ) становить 11,2 л. Для оксигену маємо відповідно 8 г/моль (маса еквівалента) і 5,6 л/моль (еквівалентний

об’єм, V_е(О) ) .

Таким чином, закон еквівалентів можна сформулювати так: маси речовин, що беруть участь і утворюються в реакції, відносяться між собою як їх молярні маси еквівалентів: m₁/m₂ = m_e(1)/m_e(2) . Якщо в рекції беруть участь газуваті речовини, розрахунки виконують за формулою: m/V = m_e/V_e .

Щоб вільно оперувати законом еквівалентів, необхідно навчитися розраховувати молярні маси еквівалентів елементів у сполуках і молярні маси еквівалентів складних речовин.

Молярна маса еквівалента елемента в сполуці чисельно дорівнює відношенню його молярної маси до ступеня окислення цього елемента в сполуці, узятого по модулю, чи до його валентності: m_е = М/в.

Молярна маса еквівалента складної речовини дорівнює сумі молярних мас еквівалентів складових:

- для оксиду: m_{е оксиду} = m_{е елемента} + 8 або відношенню молярної маси оксиду до подвоєної кількості атомів кисню: m_{е оксиду} = М_{оксиду/} 2 n;

- для кислоти: m_{е кислоти} = m_{е кисл. залишку} + 1 або відношенню молярної маси кислоти до її основності: m_{е кислоти} = М_{кислоти}/ основність. Необхідно враховувати, що основність кислоти визначається по конкретній реакції. Наприклад:

Н₂SO₄ + NaOH ® NaHSO₄ + H₂O - основність кислоти в даній реакції дорівнює 1.

Н₂SO₄ + 2NaOH ® Na₂SO₄ + 2H₂O - основність кислоти в даній реакції дорівнює 2;

- для основи: m_{е основи} = m_{е металу} + 17 або відношенню молярної маси основи до його кислотності: m_{е основи} = М_основи/кислотність. Кислотність основи визначається за рівнянням реакції. Наприклад:

Cr(OH)₃ + HCl ® Cr(OH)₂Cl + H₂O - кислотність гидроксиду хрому в даній реакції дорівнює 1;

- для солі: m_{е солі} = m_{е катіону} + m_{е аніону} або відношенню молярної маси солі до добутку кількості іону (катіону чи аніону) на його заряд по модулю: m_{е солі} = М_солі/ n × z, де n – число катіонів (чи аніонів); z – заряд іону (по модулю).

2.2. Приклади розв ¢язування типових задач

Задача 1. Обчисліть еквівалентну масу металу і його оксиду, якщо в 0,42 г оксиду міститься 0,30 г цього металу.

Розв’язок. Знаходимо масу оксигену, що міститься в оксиді: m = m – m = 0,42 – 0,30 = 0,12 (г). Визначаємо еквівалентну масу металу за законом еквівалентів: = Þ = 0,30×8:0,12 = =20 (г/моль).

Еквівалентну масу оксиду металу розраховуємо за формулою:

= + 8 = 20 + 8 = 28 (г/моль).

Задача 2. Визначити еквівалентні маси металу і його оксиду, якщо 4,61 г цього металу витісняє з кислоти 0,375 г водню (н.у.).

Розв’язок. Відповідно до закону еквівалентів, .

= 4,61×1:0,375 = 12,29 (г/моль). = + 8 = 12,29 + 8 = 20,29 (г/моль).

Задача 3. Визначіть еквівалентну масу металу, якщо на утворення 2,72 г його оксиду потрібно 0,328 л О₂, що знаходиться при температурі 27⁰С и тиску 303,9 кПа.

Розв’язок. Спочатку знайдемо масу кисню, використовуючи рівняння Клапейрона-Менделєєва: = = (303,9×0,328×32):(8,31×300) = 1,28 (г).

Далі визначаємо масу металу: = - = 2,72 - 1,28 = 1,44 (г).

Еквівалентні маси металу й оксиду розрахуємо як і в попередньому прикладі: = 1,44 × 8:1,28 = 9 (г/моль);

= + 8 = 9 + 8 = 17 (г/моль).

Задача 4. Обчисліть еквівалентну масу хлору в його оксиді, який містить 61,2% оксигену. Яку формулу має оксид ?.

Розв’язок. Знайдемо вміст хлору в оксиді: 100 – 61,2 = 38,8 (%). Користуючись законом еквівалентів, запишемо:

m_(Cl) / m_(O2) = m_e(Cl) / m_e(O) , або: m_e(Cl) = m_(Cl)·8 / m_(O2) = (38,8·8)/61,2 = 5,07 г/моль-екв.

Маса еквівалента хлору дорівнює відношенню молярної (атомної) маси хлору до його валентності: m_e(Cl) = A_r(Cl)/B .

Отже: в = A_r(Cl) : m_e(Cl) = 35,45 : 5,07 = 7 .

Формула оксида Сl₂O₇ .

2.3. Задачі для самостійного рішення: 1, 10, 38

2.4. Лабораторна робота

Необхідні прилади, обладнання і реактиви: прилад для визначення еквівалента металу, термометр, барометр, наважки металу, розчин хлоридної (соляної) кислоти (1:1,5), бюретка для титрування на 50 мл, наважки карбонатів, гідрокарбонатів, гидроксидів натрію, калію, амонію, 0,1 н. розчин хлоридної(соляної) кислоти, колби для титрування, бюретка, індикатор (метилоранж).