ПРИЛОЖЕНИЕ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«АЛТАЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Химический факультет

Кафедра неорганической химии

“Основные понятия и законы химии ”

Методическое пособие по неорганической химии для студентов 1-го курса

химического факультета

Барнаул 2010

Эквиваленты простых и сложных веществ

Эквивалент – это реальная или условная частица вещества, которая в кислотно-основной реакции эквивалентна одному иону водорода или в окислительно-восстановительной реакции эквивалентна одному электрону. Единица количества эквивалента – моль. Например, в кислотно-основной реакции

3H₂SO₄ + 2Al(OH)₃ Al₂(SO₄)₃ + 6 H₂O

шести ионам водорода (в трех реагирующих частицах H₂SO₄) соответствуют две частицы Al(OH)₃, следовательно, одному иону водорода эквивалентна одна треть частицы Al(OH)₃, т. е. 1 эквивалент Al(OH)₃ равен 1/3 Al(OH)₃. В реакции окисления-восстановления с участием перманганат-ионов, происходящей в кислой среде

MnO₄^- + 8H⁺ + 5e^- Mn²⁺ + 4H₂O

один эквивалент MnO₄^- равен 1/5 этого иона. Числа 1/3 и 1/5 (в этих примерах) называют фактором эквивалентности, его обозначают f_экв.

Масса одного эквивалента вещества М_экв равна

M_экв = f_экв∙M (М – молярная масса).

Для определения эквивалента достаточно знать состав соединения данного элемента и его валентность. По существу, эквивалент – это выраженная в углеродных единицах масса вещества, приходящаяся на одну проявленную валентность или основность (кислотность):

М_экв = А/n, М_экв = М/n,

где Э – химический эквивалент; А – атомная масса элемента; М – молекулярная масса кислоты (основания); n – валентность в первой формуле, основность (кислотность) – во второй.

Закон эквивалентов – основная работа немецкого химика Иеремии Вениамина Рихтера (1793 г.); формулируется ученым таким образом: все вещества реагируют в эквивалентных отношениях.

Математическое выражение закона имеет вид:

m_A / m_B = M_Э(А) / M_Э(В) ,

где m_A , m_B – массы взаимодействующих веществ А и В; M_Э(А) , M_Э(В) - эквивалентные массы этих веществ. Либо для случая, когда одно или оба вещества находятся в газообразном состоянии:

m_A / V_B = M_Э(А) / V_Э(В); V_А/ V_B = V_Э(А) / V_Э(B) ,

где V_А, V_B – объемы взаимодействующих веществ А и В; V_Э(А), V_Э(B) – эквивалентные объемы этих веществ (л/моль).

Пример 1. Определите эквивалентное количество хлорида бария (моль), участвующее в обменной реакции с серной кислотой (образуется сульфат бария), если в реакцию вступило 0,125 моль H₂SO₄.

Решение:

n_Э(B) = ? H₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄+ 2HCl

n_A = 0,125 моль SO₄^2- + Ba²⁺ = BaSO₄

z_A = 2 n_Э(В) = n_Э(А) = 2∙0,125 = 0,25 моль.

---

Ответ. Эквивалентное количество хлорида бария, участвующее в данной реакции, равно 0,25 моль.

Пример 2. 0,304 г Mg вытеснили 0,0252 г Н. Вычислить эквивалентную массу магния.

Р ешение

М_Э(Mg) =? Mg + 2HCl = MgCl₂ + H₂

m_Mg = 0,304 г m_{M g}/ m_H = M_Э(Mg)/ M_Э(H)

m_H = 0,0252 г M_Э(Mg) = = = 12,16 г/моль

M_Э(Н) = 1,008 г/моль

Ответ. Эквивалентная масса магния равна 12,16 г/моль.

Пример 3. Кислородные соединения хрома содержат 48,0, 31,58 и 23,53 % кислорода. Каковы значения эквивалентных масс хрома в каждом отдельном соединении?

Р ешение

М_Э(Сr)1 =?

М_Э(Cr)2 =? M_Э(Cr)1 = = = 8,67 г/моль

М_Э(Cr)3 =? М_Э(Cr)2 = = 17,33 г/моль

_(О)1 = 48 % М_Э(Cr)3 = = 26,0 г/моль

= 31,58 %

= 23,53 %

М_Э(О) = 8 г/моль

Ответ. Значения эквивалентных масс хрома в каждом отдельном соединении равны 8,67, 17,33 и 26,0 г/моль.

Задачи

1. Вычислить эквивалентную массу Н₃РО₄ в реакциях образования с раствором КОН: а) КН₂РО₄; б) KHPO₄; в) К₃PО₄.

2. При восстановлении водородом 1,34 г оксида до металла образо­валось 0,324 г Н₂О. Вычислить эквивалентную массу металла.

3. Эквивалентная масса элемента составляет 24,99 г/моль. Вычислить: а) сколько процентов водорода содержится в его гидриде; б) сколько граммов водорода требуется для восстановления 4,95г его оксида.

4. Вычислить эквивалентную массу гексафторкремниевой кислоты, если на нейтрализацию 0,18 г её пошло 0,1 г NaOH.

5. В каком количестве NaOH содержится столько же эквивалентов, сколько в 140 г КОН?

6. Вычислить эквивалентную массу СО₂ в реакциях образования с раствором КОН: а) КНСО₃; б) K₂CO₃.

7. В каком количестве Ba(OH)₂∙8H₂O содержится столько же эквивалентов, сколько в 156 г Al(OH)₃?

8. При окислении 16,74 г двухвалентного металла образовалось 21,54 г оксида. Вычислите эквивалентные массы метал­ла и оксида. Чему равна атомная масса металла?

9. При взаимодействии 3,24 г трёхвалентного металла с кислотой выделяется 4,03 л водорода, измеренного при нормальных условиях. Вычислите эквивалентную массу металла и его атомную массу.

10. Один оксид марганца содержит 22,56 % кислорода, а другой – 50,50 %. Вычислите эквивалентные массы марганца в этих оксидах и составьте их формулы.

11. Оксид трёхвалентного элемента содержит 31,58 % кислорода. Вычислить эквивалентную массу и атомную массу элемента.

12. На нейтрализацию 0,943 г фосфористой кислоты Н₃РО₃ израсходо­вано 1,291 г КОН. Вычислите эквивалентную массу кислоты.

13. Определите эквивалентные массы металла и серы, если 3,24 г ме­талла образуют 3,48 г оксида и 3,78 г сульфида.

14. Мышьяк образует два оксида, из которых один содержит 65,2 %, а другой – 75,7 % мышьяка. Определите эквивалентные массы мышьяка в обоих случаях, составьте формулы оксидов.

15. . Для растворения 16,8 г металла потребовалось 14,7 г серной кислоты. Определите эквивалентную массу металла и объём выделив­шегося водорода (условия нормальные).

---

15. . На восстановление 1,80 г оксида металла израсходовано 883 мл водорода, измеренного при нормальных условиях. Вычислите эквивалент­ные массы оксида и металла.

17. 1,6 г кальция и 2,16 г цинка вытесняют из кислоты одинаковые количества водорода. Вычислите эквивалентную массу цинка, зная, что эквивалентная масса кальция равна 20,0 г/моль.

18. При взаимодействии 5,95 г некоторого вещества с 2,75 г хлороводорода получилось 4,40 г соли. Вычислить эквивалентные массы вещества и образовавшейся соли.

19. Серная и ортофосфорная кислоты имеют одинаковые молекулярные массы. Каково отношение масс этих кислот, пошедших на нейтрализацию одного и того же количества щелочи, если образовались соответствен­но сульфат и дигидрофосфат?

20. Избытком соляной кислоты подействовали на растворы: а) гидрокар­боната кальция; б) гидроксохлорида алюминия. Напишите уравнения ре­акций этих веществ с КОН и определите их эквивалентные массы.

21. Элемент образует оксид, содержащий 31,58% О. Вычислить эквивалент элемента.

22. Эквивалентная масса металла составляет 56,2 г/моль. Вычислить процентное содержание металла в его оксиде.

23. На нейтрализацию 1 г кислоты израсходовано 1,247 г КОН. Вычислить эквивалентную массу кислоты.

24. На нейтрализацию 1 г основания израсходовано 2,14 г НСl. Вычислить эквивалентную массу основания.

25. Определите массу (г) серной кислоты, необходимую для проведения реакции:

а) осаждение сульфата свинца(II) из раствора, содержащего 0,28 моль Рb²⁺ (экв.);

б) нейтрализации раствора гидроксида лития, содержащего 0,14 моль ОН^- (экв.), с образованием сульфата лития;

в) нейтрализации раствора, содержащего 0,07 моль Са(ОН)₂ (экв.), с образованием сульфата кальция.

г) осаждение сульфата бария из раствора, содержащего 0,35 моль Ва²⁺ (экв.);

д) полная реакция двойного обмена с 0,21 моль К₂СО₃ (экв.) в растворе.

Расчеты по уравнениям химических реакций

Для необратимой химической реакции, определяемой стехиометрическим уравнением

ν_АА + ν_ВВ + … = ν_СС + ν_DD + …

формульные количества веществ (вступивших в реакцию реагентов и образовавшихся продуктов) n_A, n_B, … , n_C, n_D, … , пропорциональны соответствующим стехиометрическим коэффициентам:

= = … = = = …

Если формульное количество одного из веществ (реагента или продукта) задано условием задачи, то вышеприведенное выражение позволяет рассчитать формульные количества (а следовательно, массы и объемы) участвующих в данной реакции всех остальных веществ в соответствии с ее стехиометрией.

Практическое решение типовой химической задачи складывается из нескольких этапов:

а) в соответствии с текстом задачи составляется уравнение реакции, а затем необходимые для расчета формулы веществ обозначаются буквами А, В, С, D, … (для одноатомных простых веществ используются непосредственно символы соответствующих элементов);

---

б) записывается краткое условие задачи; вначале указывают искомую величину, а затем заданную величину (или величины); все буквенные обозначения величин сопровождаются (в нижнем индексе) указанием, к каким веществам они относятся, например, m_A, n_B, M_C, V_D, m_Na, n_Al, M_S, V_Ar; для каждой заданной величины приводят ее значение по условию;

в) составляется (выводится) математическая формула для искомой величины, выраженной только через заданные величины и необходимые константы; проводится проверка расчетной формулы на соответствие единиц (при необходимости делается корректировка единиц в условии задачи);

г) условие задачи дополняется теми константами, которые вошли в расчетную формулу; при этом необходимые для решения табличные данные берутся из таблиц Приложения;

д) числовые значения величин подставляются в расчетную формулу, выполняется расчет значения искомой величины, указывается единица искомой величины;

е) записывается подробный ответ задачи.

Пример 1. Определите формульное количество вещества (моль) в оксиде хрома (III), затраченном на получение 21,4 г диоксохромата (III) натрия по реакции

Cr₂O₃ + Na₂CO₃ 2NaCrO₂ + CO₂

Р ассчитайте также объем (л, н. у.) выделившегося газа.

Решение

n_A = ? Cr₂O₃ + Na₂CO₃ 2NaCrO₂ + CO₂

V_C = ? (A) (B) (C)

m_B = 21,4 г

n_A = = = = 0,1 моль;

ν_А = 1

ν_В = 2 V_C = V_M∙n_C = = = 2,24 л.

M_B = 106,98 г/моль

V_M = 2

V_C = 1

Ответ. В данной реакции участвует 0,1 моль Cr₂O₃ и образуется 2,24 л CO₂.

Пример 2. Рассчитайте объем (мл) воды, необходимый для проведения реакции

Al₄C₃ + 12H₂O = 4Al(OH)₂+ 3CH₄

если имеется 99,85 г трикарбида тетраалюминия. Плотность воды принять равной 0,9982 г/мл.

Р ешение

V_B =? Al₄C₃ + 12H₂O = 4Al(OH)₂+ 3CH₄

m_A = 99,85 г (A) (B)

ρ_B = 0,9982 г/мл

V_B = = = = ==

M_B = 18,02 г/моль =150,25 мл

ν_В = 12

ν_А = 1

М_А = 143,96 г/моль

Ответ. Для проведения данной реакции надо взять 150,25 мл Н₂О.

Пример 3. К 100 мл 0,05 М раствора Al₂(SO₄)₃ добавляют 0,25 М раствор NH₃∙H₂O до полного выпадения осадка гидроксида алюминия. Какой объем (мл) раствора гидрата аммиака затрачен на реакцию?

Решение

V_(p)B =? Al₂(SO₄)₃ + 6(NH₃∙H₂O) = 2Al(OH)₃+ 3(NH₄)₂SO₄

V_(p)A = 100 мл (A) (B)

c_A = 0,05 моль/л

c_B = 0,25 моль/л

V_(p)B = = = = = 120 мл

ν_В = 6

ν_А = 1

Ответ. На проведение реакции затрачено 120 мл раствора NH₃∙H₂O.

Задачи

26. Сколько КОН требуется для нейтрализации 24,5 г серной кислоты?

27. К 1 г КОН прибавили 1 г HNO₃. Какое вещество и сколько его останется ненейтрализованным?

28. Сколько BaSO₄ можно получить из 6,1 г BaCl₂∙H₂O? Сколько H₂SO₄ для этого потребуется?

29. К раствору, содержащему 8,5 г AgNO₃, добавили 3,9 г BaCl₂. Определите массу AgNO₃ , оставшуюся в растворе после образования AgCl.

30. К раствору, содержащему 12,6 г HNO₃, добавили раствор, содержащий 7,2 г NaOH. Какое вещество и сколько останется в избытке?

---

31. 1 мл раствора содержит 0,014 г КОН. Сколько миллилитров такого раствора потребуется для нейтрализации 1,96 г H₂SO₄? Сколько миллилитров того же раствора потребуется для образования нормальной соли при взаимодействии с 1,96 г H₃PO₄?

32. К раствору, содержащему 159 г Na₂CO₃, добавили 152 г H₂SO₄. Сколько H₂SO₄ останется в избытке?

33. Какой массе оксида железа (III) соответствует 1 кг железного купороса FeSO₄∙7H₂O?

34. Сколько NaCl следует растворить в 100 г воды для того, чтобы каждый грамм полученного раствора содержал 0,1 г NaCl?

35. В какой массе воды следует растворить 8,5 г KI, чтобы каждый грамм полученного раствора содержал 0,05 г иодид-ионов?

36. Вычислить процентное содержание хлора в веществе, 0,496 г которого образовали 1,284 г AgCl.

37. При анализе некоторого сплава, содержащего серебро, получена масса AgCl, в точности равная массе сплава, взятого для анализа. Вычислить процентное содержание серебра в сплаве.

38. В каком соотношении должны быть AgCl и KCl, чтобы из 0,5 г смеси можно было получить 1,45 г AgCl?

39. Какой объем кислоты, содержащей 73 г НCl в 1 л раствора, потребуется для взаимодействия с 1 кг СаСО₃?

40. Сколько Mn₃O₄ можно получить из 10 кг MnО₂? Сколько кислорода выделится при этом?

41. Для образования AgCl взаимодействием KCl с AgNO₃ требуется KCl на 10 г меньше, чем AgNO₃. Вычислить массу AgNO₃.

42. После добавления BaCl₂ в раствор, содержащий 1 г смеси K₂SO₄ и Na₂SO₄, образовалось 1,491 г BaSO₄. В каком соотношении смешаны K₂SO₄ и Na₂SO₄?

43. Рассчитайте массу (кг) каждого продукта разложения 210 кг карбоната магния.

44. При добавлении к хлороводородной кислоте смеси железа и магния общей массой 10,4 г выделилось 6,72 л (н. у.) газа. Определите массовую долю (в %) железа в смеси.

45. Реагируют 17,6 г меди и 17,6 г серы. Установите массу (г) продукта – сульфида меди (II).

46. Смесь меди и магния массой 10 г обработали разбавленной серной кислотой. В газометре оказалось 3,733 л (н. у.) газа. Рассчитайте массовую долю (в %) меди в смеси.

47. Определите объем (л. н. у.) воздуха, затраченный на сжигание 4 г серы. Объемное содержание кислорода в воздухе равно 20,94 %.

48. Определите массу (г) технического хлората калия (10 % инертных примесей), необходимую для получения 14,56 л кислорода (н. у.).

49. Оксид кальция массой 14 г обработали раствором, содержащим 35 г азотной кислоты. Установите массу (г) образовавшейся соли.

50. Рассчитайте массу (г) гидроксида меди (II), полученного в результате взаимодействия 8 г гидроксида натрия и 17 г сульфата меди (II).

Вычисление массы газов и паров по заданному объему и их объемов по заданной массе

Закон Авогадро. В 1811 году итальянский физик и химик Амедео Авогадро сформулировал один из основных законов химии, современная формулировка которого: в равных объемах любых газов при одинаковых физических условиях содержится одинаковое число частиц (молекул, атомов, а также ионов или электронов, если их концентрация в ионизированных газах не очень велика и взаимодействием внешних электрических и магнитных полей можно пренебречь).

---

Смотрите также файлы

• Курсовик по РЗиА мой.doc

• расчетное задание готовое 2003 ред.doc

• Бендер Мусин.doc

• Лаврова.doc

• 199556_1CAB7_kontrolnaya_rabota_istoriya_gpzs.doc