ЭКВИВАЛЕНТ. МОЛЯРНАЯ МАССА ЭКВИВАЛЕНТА
Эквивалентом Э(Х)называется некая реальная или условная частица (атом, молекула, ион, радикал и т.п.), которая может присоединять, замещать или быть каким-либо другим образом эквивалентна одному моль атомов или ионов водорода в химических реакциях. В общем случае эквивалент элемента или вещества Х можно найти по формуле
где z * - число эквивалентности, равное тому количеству атомов или ионов водорода, которое эквивалентно (равноценно) частице Х.
Масса 1 моль эквивалента вещества или элемента Х называется молярной массой эквивалента МЭ(Х)(г/моль). Она связана с молярной массой частицы Х соотношением
Значение числа эквивалентности z * элемента в каком-либо веществе равно модулю степени окисления (С.О.), проявляемой данным элементом в химическом соединении. Таким образом, расчет молярной массы эквивалента элемента следует вести по формуле
Для веществ, не участвующих в данный момент в какой-либо химической реакции, число эквивалентности равно:
1) для оксидов – произведению числа атомов элемента N на его валентность В, проявляемую в данном оксиде;
2) для кислот – ее основности, то есть числу атомов водорода, способных замещаться на катионы металлов;
3) для оснований – его кислотности, то есть количеству ионов ОН - , замещаемых на кислотные остатки при реакциях с кислотами;
4) для солей (средних) – произведению числа катионов NKt на элементарный заряд катиона ZKt.
Таким образом, расчет молярной массы эквивалента вещества не участвующего в химической реакции следует вести по одной из формул:
Если вещество участвует в реакции ионного обмена, то z * принимают равным числу ионов Н + или числу ионов ОН - , перешедших от одного вещества к другому, а молярная масса эквивалента рассчитывается по уравнению:
При расчете молярной массы эквивалента вещества, выполняющего роль окислителя (восстановителя) в окислительно-восстановительной реакции, число эквивалентности принимают равным количеству принятых (отданных) электронов Ne:
При решении некоторых задач, содержащих сведения об объемах газообразных участников реакции, целесообразно пользоваться не молярной эквивалентной массой, а молярным эквивалентным объемом вещества VЭ, то есть объемом, который при данных физических условиях занимает 1 моль эквивалентов газа. Расчет VЭ газа при нормальных условиях следует вести по формуле
где Э – эквивалент элемента, составляющего газ; N – число атомов элемента в молекуле газа; 22,4 – молярный объем при н.у.
Достаточно часто уравнения химических реакций записывают в сокращенно-ионной форме, поэтому может возникнуть потребность в расчете молярной эквивалентной массы не молекулы, а иона. Для ионов МЭ вычисляют по формуле
Пример 1. Вычислите молярную эквивалентную массу углерода в соединении CS2.
Определяем степени окисления элементов в сероуглероде 2. Тогда
Пример 2.Определите молярные эквивалентные массы следующих соединений: Н3РО3, Са(ОН)2, Na2CO3.
1. Основность фосфористой кислоты равна двум, тогда
2. Кислотность гидроксида калия равна двум, следовательно
3. Число катионов в карбонате натрия равно двум, а заряд катиона равен +1, значит
Пример 3.Вычислите молярные эквивалентные массы гидроксидов висмута и марганца, участвующих в реакциях
1. Реакция Bi(OH)3 + 2HNO3 = Bi(OH)(NO3)2 + 2H2O является ионно-обменным процессом, так как протекает без изменения степеней окисления элементов. В данном случае 1 моль гидроксида висмута обменивается с молекулами азотной кислоты двумя ионами ОН - , поэтому
2. Реакция Mn(OH)2 + Cl2 + KOH ® MnO2 + KCl + H2O является окислительно-восстановительным процессом. С.О. атома марганца в гидроксиде равна +2, а в продукте реакции она составляет +4. Таким образом, атом марганца теряет два электрона в процессе окисления, тогда
Пример 4. Вычислите молярный эквивалентный объем кислорода и водорода при н.у.
1. Газ Н2 состоит из двух атомов водорода. Эквивалент каждого атома Н равен 1, тогда
2. Газ О2 содержит 2 атома кислорода. Чаще всего С.О. кислорода в сложном веществе равна –2, следовательно, эквивалент О равен 0,5. Тогда
З А Д А Ч И
1. В какой массе гидроксида натрия содержится столько же эквивалентов, сколько в 140 г гидроксида калия?
2. Выразите в молях 3,01×10 23 молекул аммиака. Определите молярную эквивалентную массу данного соединения.
3. Определите эквивалент и молярную массу эквивалента фосфора, кислорода и брома в соединениях фосфид водорода, вода, бромоводород.
4. Запишите реакцию образования гидрофосфата калия при взаимодействии ортофосфорной кислоты с гидроксидом калия. Вычислите молярную массу эквивалента кислоты в данной реакции.
5. Напишите уравнение реакции гидроксида железа (III) с соляной кислотой, при которой образуется хлорид дигидроксожелеза. Вычислите молярную массу эквивалента гидроксида в данной реакции.
6. Определите молярную эквивалентную массу серной кислоты и гидроксида меди (II) в реакциях:
7. Избытком КОН подействовали на раствор дигидрофосфата калия. Запишите уравнение реакции и определите молярную массу эквивалента исходной соли.
8. Вычислите молярные массы эквивалентов окислителя и восстановителя в окислительно-восстановительной реакции:
9. Вычислите молярную эквивалентную массу гидроксохлорида кадмия в реакции с хлороводородом.
10. Вычислите эквивалент и эквивалентную массу H3PO4 при взаимодействии с гидроксидом калия с образованием: а) гидрофосфата; б) дигидрофосфата.
11. Напишите уравнение реакций Ni(OH)3 с хлороводородной кислотой, при которых образуются следующие соединения никеля: а) дигидроксохлорид; б) гидроксохлорид; в) трихлорид. Вычислите эквивалент и эквивалентную массу Ni(OH)3 в каждой из этих реакций.
12. Определите эквивалент и эквивалентную массу металла в следующих соединениях: Mn2O7, Mg2P2O7, Ca3(PO4)2, Ba(OH)2. Вычислите молярные эквивалентные массы каждого вещества.
14. Вычислите эквивалент и эквивалентную массу серной кислоты при взаимодействии с гидроксидом калия с образованием а) гидросульфата калия; б) сульфата калия.
15. Вычислите эквивалент и эквивалентную массу гидроксида кальция при взаимодействии с хлороводородной кислотой с образованием а) гидроксохлорида кальция; б) хлорида кальция.
16. Вычислите эквивалент и эквивалентную массу оксида магния и алюминия в следующих реакциях:
18. Вычислите эквивалентную массу следующих соединений: CuO, (NH4)2S, Ca(HCO3)2, AI(OH)2Cl.
20. Определите эквивалент и эквивалентную массу фосфора в следующих соединениях: РН3, Р2О5, Р2S3, КН2РО2.
21. Определите эквивалент и эквивалентную массу азота в следующих соединениях: а) аммиак; б) нитрат калия; в) нитрит калия; г) нитрид калия.
22. Определите эквивалент хлора и кислорода в следующих оксидах: Cl2О, Cl2О3, Cl2О5, Cl2О7. Эквивалент какого элемента остается постоянным и почему?
23. Сера образует три оксида, определите эквивалент серы и кислорода в этих оксидах. Эквивалент, какого элемента остается постоянным и почему?
24. Хром образует три оксида, определите эквивалент хрома и кислорода в этих оксидах. Эквивалент, какого элемента остается постоянным и почему?
25. Определите эквивалент и эквивалентную массу следующих кислот:
а) ортофосфорная; б) фосфорноватая.
26. Определите эквивалент и эквивалентную массу следующих кислот:
а) метафосфорная; б) фосфорноватистая.
27. Определите эквивалент и эквивалентную массу азота и серы в полуреакциях:
28. Определите эквивалент и эквивалентную массу азота и серы в полуреакциях: