Чему равна молярная масса эквивалентов металла в его соединениях с хлором

Методические указания

Закон эквивалентов открыт в конце 18 века: вещества взаимодействуют между собой в количествах, пропорциональных их химическим эквивалентам. Для решения задач удобно пользоваться другой формулировкой: массы (объемы) реагирующих веществ пропорциональны их эквивалентным массам (объемам)

Химическим эквивалентом элемента (молярной массой эквивалента) называется такое его количество (моль), которое соответствует 1 моль атомов водорода (соединятся с 1 моль атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях). Химический эквивалент не является постоянной величиной, он зависит от валентности (степени окисления) элемента.

Молярная масса эквивалента (м э ) – это масса одного эквивалента (грамм/моль*экв, килограмм/моль*экв). Молярная масса эквивалента равна частному от деления молярной массы его атомов (А) на валентность (степень окисления) элемента (В) в данном соединении:

Например, молярная масса эквивалента серы в SO₂ и SO₃ соответственно равны 32/4 = 8 г/моль и 32/6 = 5.33 г/моль.

Эквивалентным объемом (л/моль, м 3 /моль) называется объем, занимаемый при данных условиях (Р, Т) 1 эквивалентов вещества. Значения эквивалентного объема вещества, находящегося в газообразном состоянии, можно найти, зная, что в молярном объеме любого газа, состоящего из одноатомных молекул, содержится 2 моля атомов и т.д. Так в 22.4 л Н₂ содержится при нормальных условиях (Р₀=760 мм рт.ст.=101325 Па; Т₀ = 273 К) 2 моля атомов водорода. Поскольку эквивалент водорода равен 1 моль, то в 22.4 л Н₂ содержится 2 эквивалента водорода; значит, эквивалентный объем водорода равен

22.4/2 = 11.2 л/моль = 11.2 * 10 -3 м 3 /моль.

Пример № 1.Определить эквивалента и эквивалентные массы элементов в соединениях HF, H₂O, NH₃, CH₄.

Решение. В указанных соединениях с 1 моль атомов водорода соединяется 1 моль атомов фтора, 1/2 моль атомов кислорода, 1/3 моль атомов азота, 1/4 моль атомов углерода.

Следовательно, фактор эквивалентности фтора, кислорода, азота и углерода соответственно равны 1 моль, 1/2 моль, 1/3 моль, 1/4 моль. Исходя из молярных масс атомов этих элементов, определяем, молярную масса эквивалента фтора равна 19 г/моль, кислорода – 16 * 1/2 = 8 г/моль, азота – 14 * 1/3=4.67 г/моль, углерода – 12 * 1/4=3 г/моль.

Для определения молярной массы эквивалента не обязательно исходить из его соединения с водородом. Молярную массу эквивалента можно вычислить по составу соединения данного элемента с любым другим, молярная масса эквивалента которого известна.

Пример № 2.Вычислить молярную массу эквивалента металла, зная, что его хлорид содержит 79.78% хлора. Молярная масса эквивалента хлора равна 35.45 г/моль•экв.

Решение. Содержание металла в этом соединении составляет: 100 – 79.78=20.22%. Согласно закону эквивалентов: количество эквивалентов металла равно количеству эквивалентов хлора m_ме/ М э _ме = m_С_l/ М э _С_l, т.е.

20.22/ М э _ме = 79,78/35.45 => М э _ме=20.22•35.45/79.78=8.98 г/моль. Молярная масса эквивалента металла равена 8.99 г/моль.

Молярные массы эквивалентов химических соединений так же как молярные массы эквивалентов элементов могут иметь переменные значения. Это определяется характером превращения веществ.

Молярные массы эквивалентов оксидов в реакциях обмена:

где М_оксида – молярная масса оксида; n – число атомов элемента;

В – валентность (степень окисления) элемента.

Пример № 3.Определить эквивалентные массы оксидов железа.

Решение. Железо образует три оксида FeO, Fe₂O₃, FeO₃.

Молярные массы эквивалентов кислот в реакциях обмена:

где М_{кислоты} – молярная масса кислоты; n_н – число атомов водорода, содержащихся в молекуле кислоты, способных замещаться на металл.

Пример№4.Определить молярную массу эквивалента и фактор эквивалентности H₃PO₄ в следующих реакциях:

Решение. Молярная масса H₃PO₄ равна 98 г/моль.

В реакции (1) количество n_н атомов водорода, заместившихся на металл, равно 3, следовательно эквивалент Н₃Р0₄ равен 1/3 моль, а эквивалентная масса Э_Н₃_Р0₄ = 98/3 = 32.7 (г/моль).

В реакции (2) п_н-2, следовательно, эквивалент Н₃Р0₄ равен 1/2 моль, а эквивалентная масса Э = 98/2 = 49 (г/моль).

В реакции (3) п_н= 1, следовательно, эквивалент Н₃Р0₄ равен 1 моль, а эквивалентная масса Э = 98/1 = 98 (г/моль).

Молярные массы эквивалентов оснований в реакциях обмена:

где M_{основания} – молярная масса основания; n_он – валентность металла ли число гидроксильных групп в молекуле основания, способных заместиться на кислотный остаток.

Пример № 5.Определить молярную массу эквивалента и фактор эквивалентности Сu(ОН)₂ в следующих реакциях:

Решение. Молярная масса Сu(ОН)₂ равна 97.5 г/моль. В реакции (1) количество гидроксильных групп n_он, заместившихся на кислотный остаток, равно 2, следовательно фактор эквивалентности Сu(ОН)₂ равен 1/2 моль, а молярная масса эквивалента М э _С_u_(ОН)₂ = 97.5/2 = 48.75 (г/моль).

В реакции (2) количество гидроксильных групп n_он, заместившихся на кислотный остаток, равно 1, следовательно эквивалент Сu(ОН)₂ равен 1 моль, а эквивалентная масса Э_С_u_(ОН)₂ = 97.5/1 = 97.5(г/моль).

Эквиваленты солей в реакциях обмена:

где М_соли – молярная масса соли; –число атомов металла; –валентность (степень окисления) металла.

Пример № 6.Определить молярную массу эквивалента сульфата алюминия.

Решение. Молярная масса сульфата алюминия Al(SO₄)₃ равна 342 г/моль. Следовательно, М э _Al₂₍_SO₄₎₃ = 342/(2•3) = 57 г/моль.

Окислительно-восстановительные эквиваленты определяются путём деления молярной массы на число электронов, идущих на восстановление или окисление

где М_о(в) – молярная масса окислителя (восстановителя); n_е – число электронов, идущих на окисление (восстановление).

Пример № 7.Чему равна молярная масса эквивалентна перманганата калия как окислителя, если это вещество в процессе реакции восстанавливается: 1) до сульфата марганца; 2) до диоксида марганца; 3) манганата калия?

Решение. 1) При восстановлении KMnO₄ до MnSO₄ степень окисления марганца понизится с +7 до +2, т.е. число электронов, идущих на восстановление, равно 5. Следовательно,

2) При восстановлении KMnO₄ до MnO₂ степень окисления марганца понизится с +7 до +4, т.е. число электронов, идущих на восстановление, равно 3. Следовательно,

3) При восстановлении KMnO₄ до K₂MnO₄ степень окисления марганца понизится с +7 до +6, т.е. число электронов, идущих на восстановление, равно 1. Следовательно,

Выполнение работы

Определение эквивалентной массы металла

Задание: Определить экспериментально эквивалентную массу металла (магния, цинка – по заданию преподавателя) по количеству выделившегося водорода в реакции взаимодействия металла с соляной кислотой

Вычислить ее теоретическое значение и относительную ошибку эксперимента.

Приборы и реактивы.Прибор для определения эквивалента металла (рис.1.1.). Аналитические весы. Термометр. Барометр. Мерный цилиндр на 25-50 мл. Стаканчик химический. Фильтровальная бумага. Навеска металла (химически чистого) около 0.04 – 0.05 г. Соляная кислота (10мас.% раствор).

Ход определения.

1. Налить через воронку в бюретку воду до нулевого деления. Плотно закрыть отверстие бюретки пробкой со стеклянной трубкой. В одну часть сосуда Ландольта поместить навеску цинка. Другую часть сосуда через воронку наполнить на две трети объема разбавленной (10мас.%) соляной кислотой. Присоединить сосуд к свободному концу трубки, соединенной с бюреткой.

2. Проверить герметичность прибора. Для этого опустить или поднять воронку вместе с кольцом на 10-15 см. Если уровень воды в бюретке не меняется, то прибор герметичен и можно приступать к опыту. Если уровень воды в бюретке меняется, то необходимо плотнее закрыть пробками бюретку и сосуд, снова проверить и т.д. Уровень воды V₁ в бюретке до начала опыта записать с точностью до 0.1 мл.

3. Привести в контакт кислоту и металл, осторожно наклоняя сосуд Ландольта. После полного растворения металла выждать 5-7мин., чтобы содержимое сосуда охладилось. Затем установить на одной высоте уровень воды в бюретке и воронке. При этом внутри прибора создается давление, равное давлению наружного воздуха. Записать уровень воды V₂ в бюретке после опыта.

4. Результаты эксперимента внести в журнал по форме:

Уровень воды в бюретке:

Объем водорода при нормальных условиях (н.у.) V₀, мл………………

Температура опыта T = 273+t, K…………………………………………

Барометрическое давление P, мм рт.ст…………………………………..

Давление насыщенного водяного пара h, мм рт.ст. при температуре опыта……………………………………………………

Экспериментальная эквивалентная масса металла М э _эксп, г/моль……….

Теоретическая эквивалентная масса металла М э _теор, г/моль……………..

Относительная ошибка e, %.

Рис. 1.1.Прибор для определения эквивалента металла:

1) Бюретка для измерения объёма выделившегося водорода;

2) Сосуд Ландольта для проведения реакции;

3) Каучуковая трубка;

1. Подсчитать V_Н₂, вытесненного водорода по разности уровней в бюретке:

2. Привести это объем к нормальным условиям:

Величину h посмотреть в справочнике. Поправку h вводят вследствие того, что общее давление на воду является суммой пропорциональных давлений водорода и воды.

3. Вычислить экспериментальную массу металла:

где - эквивалентный объем водорода, равный 11200 мл/моль.

4. Сравнить найденную экспериментальную эквивалентную массу металла с теоретически посчитанным Э_теор = А/В, вычислив в процентах ошибку опыта:

3. Контрольные вопросы и задачи

1. Вычислить молярные массы эквивалентов следующих элементов:

а) магния, если известно, что при нагревании одного моль его в токе кислорода, масса увеличилась на 66.7%. Ответ: 11.9 г/моль;

б) олова, если при нагревании 0.9185 г его в токе кислорода образуется 1.166 г оксида олова. Ответ: 29.68 г/моль.

2. Определить молярную массу эквивалента элемента, если при восстановлении 1.3 г оксида этого элемента алюминием получилось 1.02г оксида алюминия, содержащего 47% кислорода. Ответ: 13.66г/моль.

3. Написать формулу соединения сурьмы с серой, если известно, что молярная масса атомов сурьмы равна 121.8 г/моль, эквивалентная масса ее - 40.6 г/моль, молярная масса атомов серы равна 32 г/моль, эквивалентная масса - 16 г/моль.

4. Определить молярные массы эквивалентов и факторы эквивалентности кислот и оснований в следующих реакциях:

5. Вычислить молярную массу эквивалента и фактор эквивалентности хромата калия К₂СrO₄ как окислителя, если К₂СrO₄ восстанавливается до КСrO₂.

6. Определить молярную массу эквивалента металла, если 0.34*10 -3 кг его вытесняют из кислоты 56.94*10 -6 м 3 водорода при температуре 0°С и давлении 94643 Па. Ответ: 67.8 г/моль.

7. Определить молярную массу эквивалента металла в следующих соединениях:

8. Чему равен эквивалентный объем кислорода?

Теоретическая часть

Единицей измерения количества вещества является моль. Один моль - это такое количество вещества, которое содержит столько формульных единиц , сколько атомов содержится в 0,012кг изотопа углерода 12 С. Число атомов в 12 граммах углерода 12 С равно постоянной Авогадро, N_А = 6.0221·10 23 моль -1 . Массу одного моль вещества называют молярной массой. Основной единицей измерения молярной массы является килограмм на моль (кг/моль) или грамм на моль (г/моль). Например, молярная масса серной кислоты равна М(H₂SO₄)= 98г/моль. Кроме формулярных единиц в химии применяют такое понятие как эквивалент. Понятие эквивалента появилось после работ Рихтера (1793), открывшего закон эквивалентов. В некоторых химических реакциях, принимает участие не целая формульная единица, а лишь её часть, называемая эквивалентом.

1.1 Эквивалент – это реальная или условная частица вещества соответствующая одному иону водорода в кислотно-основных или ионообменных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях. Эквивалент - безразмерная величина. Эквивалент в Z_B раз меньше, чем соответствующие ему реальные частицы и их формульные единицы. Число Z_B называют эквивалентным числом или числом эквивалентности Z_B ≥ 1. Обратную величину эквивалентного числа 1/Z_B называют фактором эквивалентности ( f Э ) В общем случае для некоторого вещества ( B) 1/Z называют фактором эквивалентности, а Z числом эквивалентности. Число эквивалентности показывает сколько химических эквивалентов содержит одна формульная единица. Химический эквивалент не является постоянной величиной, он зависит от валентности (степени окисления) элемента в данном соединении. Например, в соединениях: НСl, Н₂О, NН₃ и СН₄, эквивалент хлора будет соответствовать 1 атому, кислорода - 1/2 атома, азота - 1/3 атома и углерода соответственно - 1/4 атома. Эквивалент, как частица, может быть охарактеризован молярной массой (молярным объемом) и определенным количеством вещества n_э.

1.2 Молярная масса эквивалента вещества (М Э ) – это такое количество вещества, которое соединяется с одним моль атомов водорода (1г) или замещает такое же количество в реакциях, выражается в грамм/моль. Она определяется как произведение молярной массы вещества на фактор эквивалентности.

Э = 1/Zэкв М Э = М•f Э

1.3 Фактором эквивалентности для вещества называется число, показывающее какая доля частицы (атома, молекулы) этого вещества равноценна одному иону водорода H + в реакциях обмена или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

Эквивалент любого вещества можно рассчитать по формуле: Э = 1 ∙ f Э _{вещества}_.

Введение в химию понятия "эквивалент" позволило сформулировать закон эквивалентов. (Рихтер,1793г., Германия)

Закон эквивалентов: Массы реагирующих веществ пропорциональны молярным массам их эквивалентов.

Закон эквивалентов можно записать в следующем виде:

;

=n э
=n Э ;n э - количество эквивалентов,

М Э -молярная масса эквивалента вещества, V Э – Эквивалентный объём.

Для газообразных веществ удобно пользоваться эквивалентным объёмом.

1.5 Эквивалентный объём

Эквивалентным объемом(л/моль·экв, м 3 /моль·экв) называется объем, занимаемый при данных условиях (Р, Т) одним моль эквивалента вещества. Значения эквивалентного объема вещества, находящегося в газообразном состоянии, можно найти, зная, что один моль любого газа занимает при нормальных условиях (Р₀=760 мм рт.ст.=101325 Па; Т₀ = 273 К) 22.4 литра , а эквивалентный объём (V э ) будет занимать V_m•f э данного газообразного вещества. Например, определим эквивалентный объём водорода. Поскольку один моль водорода состоит из двух моль атомов водорода, следовательно, в одном моль водорода содержится два эквивалента водорода; таким образом эквивалентный объем водорода будет равен 22.4/2 = 11.2 л/моль или 11.2 * 10 -3 м 3 /моль.

x = 11,2 л, т. е. V_экв (H) =11,2 л/моль

Аналогично можно рассчитать эквивалентный объём для кислорода, который будет равен:V экв ₍O₂₎ = 5,6 л/моль.

1.6 Эквивалент и молярная масса эквивалента простых и сложных веществ.

Эквивалентом сложного вещества называется реальная или условная частица этого вещества, которая взаимодействует без остатка с одним эквивалентом водорода или с одним эквивалентом любого другого вещества

Для расчёта молярных масс эквивалентов простых и сложных веществ можно воспользоваться стационарными формулами:

Молярная масса эквивалента простого вещества(элемента)(м э ) определяется как частное от деления молярной массы его атомов (А) на валентность (степень окисления) элемента (В) в данном соединении и измеряется в грамм/моль или граммах.

;
; Э = 1·
;
;

Например, молярная масса эквивалента серы в SO₂ и SO₃ соответственно равны 32/4 = 8 грамм/моль•экв и 32/6 = 5.33 грамм/моль. Можно M э выражать в граммах.

Пример № 1.Определить эквивалент и эквивалентные массы элементов в соединениях HF, H₂O, NH₃, CH₄.

Решение. В указанных соединениях с 1 моль атомов водорода соединяется 1 моль атомов фтора, 1/2 моль атомов кислорода, 1/3 моль атомов азота, 1/4 моль атомов углерода.

Следовательно, фактор эквивалентности фтора, кислорода, азота и углерода соответственно равны 1 моль, 1/2 моль, 1/3 моль, 1/4 моль. Исходя из молярных масс атомов этих элементов, определяем, молярную масса эквивалента фтора равную 19 г., кислорода – 16 • 1/2 = 8 г., азота – 14 * 1/3=4.67 г., углерода – 12 • 1/4=3 г.

Пример № 2.Вычислить молярную массу эквивалента металла, зная, что его хлорид содержит 79.78% хлора. Молярная масса эквивалента хлора равна 35.45 г/моль.

20.22/ М э _ме = 79,78/35.45 => М э _ме=20.22•35.45/79.78=8.98 г. Молярная масса эквивалента металла равна 8.99 г.

Молярные массы эквивалентов оксидов в реакциях обмена:

;
;

где М_оксида – молярная масса оксида; n – число атомов элемента;

В – валентность (степень окисления) элемента.

Пример № 3.Определить эквивалентные массы оксидов железа.

Решение. Железо образует три оксида FeO, Fe₂O₃, FeO₃.

Молярные массы эквивалентов кислот в реакциях обмена:

;

где М_{кислоты} – молярная масса кислоты; n_н –(основность), число атомов водорода, содержащихся в молекуле кислоты, способных замещаться на металл.

Пример№4.Определить молярную массу эквивалента и фактор эквивалентности H₃PO₄ в следующих реакциях:

Решение. Молярная масса H₃PO₄ равна 98 г/моль. В реакции (1) количество n_н атомов водорода, заместившихся на металл, равны 3(кислота проявляет основность равную трём), следовательно эквивалентом Н₃Р0₄ будет являться условная частица 1/3 молекулы H₃PO₄, т.к. если одна молекула H₃PO₄ предоставляет три иона Н + , то один ион Н + дает 1/3 молекулы H₃PO₄., . С другой стороны, на реакцию с одной молекулой ортофосфорной кислотой щелочь отдает 3 иона ОН – , следовательно, один ион ОН – потребуется на взаимодействие с 1/3 молекулы кислоты. Эквивалентом кислоты является условная частица 1/3Н₃РО₄, а эквивалентом щелочи частица КОН, M э (_H₃_PO_{4 )=} 98/3 =32,7 г/моль•экв, f э (_H₃_PO_{4) =} 1

В реакции (2) п_н-2, следовательно, эквивалент Н₃Р0₄ равен 1/2 моль, а эквивалентная масса M э (_H₃_PO₄₎ = 98/2 = 49 г/моль, f э (_H₃_PO_{4) =} 1|2

В реакции (3) п_н= 1, следовательно, эквивалент Н₃Р0₄ равен 1 моль, а эквивалентная масса M Э = 98/1 = 98 (г/моль).

Молярные массы эквивалентов оснований в реакциях обмена:

;

где M_{основания} – молярная масса основания; n_он – число гидроксильных групп в молекуле основания, способных заместиться на кислотный остаток (кислотность).

Пример № 5.Определить молярную массу эквивалента и фактор эквивалентности Сu(ОН)₂ в следующих реакциях:

Молярные массы эквивалентов оснований солей в реакциях обмена:

;

где М_соли – молярная масса соли; –число атомов металла; –валентность (степень окисления) металла.

Пример № 6.Определить молярную массу эквивалента сульфата алюминия.

Окислительно-восстановительные эквиваленты определяются путём деления молярной массы на число электронов, идущих на восстановление или окисление

где М_Ox_-_Red – молярная масса окислителя (восстановителя); n_е – число электронов, идущих на окисление (восстановление).

Пример № 7.Чему равна молярная масса эквивалентна и фактор эквивалентности перманганата калия как окислителя, если это вещество в процессе реакции восстанавливается:

1) до сульфата марганца; 2) до диоксида марганца; 3) манганата калия?

Для решения задач удобно пользоваться аддитивными формулами, т.е. молярная масса эквивалента сложного вещества равна сумме молярных масс эквивалентов его составных частей, например:

М Э _{(оксида)} = М Э _{(элемента)} + М Э _(О) = М Э _{(элемента)} + 8

М Э _{(кислоты)} = М Э _(Н + ₎ + М Э _{(кислотного остатка)} = 1 + М Э _{кислотного остатка}

М Э _{(основания)} = М Э _(Ме) + М Э _(ОН - ₎ = М Э (Ме) + 17

М Э _(соли) = М Э (Ме) + М Э _{кислотного остатка}

;
M э _OH- = 17г.

Определение эквивалентной массы вещества

Задача №1
При сгорании 5,00г металла образуется 9,44г оксида металла. Определить эквивалентную массу металла.
Решение:
Из условия задачи следует, что в оксиде металла на 5г металла приходится 4,44г кислорода (9,44 – 5 = 4,44). Согласно закону эквивалентов, массы (объёмы) взаимодействующих веществ пропорциональны их эквивалентным массам. Учитывая, что эквивалентная масса кислорода равна 8 г/моль, составляем пропорцию:

5г металла эквивалентны 4,44г кислорода
m_Э(Ме) г/моль металла эквивалентны 8г/моль кислорода

Откуда m_Э(Ме) = 8 . 5/4,44 = 9,01г/моль.

Ответ: m_Э(Ме) = 9,01г/моль.

Задача №2
Одно и то же количество металла соединяется с 0,200г кислорода и с 3,17г одного из галогенов. Определить эквивалентную массу галогена.
Решение:

I Вариант:

Из условия задачи следует, что 0,200г кислорода и 3,17г галогена эквивалентно соединяются с металлом. Согласно закону эквивалентов, массы взаимодействующих веществ пропорциональны их эквивалентным массам. Учитывая, что эквивалентная масса кислорода равна 8 г/моль, составляем пропорцию:

0,200г кислорода эквивалентны 3,17г галогена
m_Э(О₂) 8г/моль кислорода эквивалентны m_Э(Г) Х г/моль

Ответ: m_Э(Г) = 126,8г/моль.

II Вариант:

Согласно закону эквивалентов, массы (объёмы) реагирующих друг с другом веществ m1 и m2 пропорциональны их эквивалентным массам (объёмам):

Таким образом, количество эквивалентов галогена и кислорода численно равны между собой, что составляет:

Зная количество эквивалентов и массу вещества можно определить эквивалентную массу этого вещества:

Ответ: 126,г/моль.

Задача №3
Масса 1л кислорода равна 1,4г. Сколько литров кислорода расходуется при сгорании 21г магния, эквивалент которого равен 1/2 моля?
Решение:
Находим эквивалентную массу магния: m_Э(Mg) = 1/2M(Mg) =24/2 = 12г/моль. Следовательно, 21г магния составляет 21/2 =1,75 эквивалентной массы Mg. Согласно закону эквивалентов масса израсходованного кислорода составляет 1,75 его эквивалентной массы. Учитывая, что эквивалентная масса кислорода равна 8 г/моль, рассчитаем массу кислорода, расходуемую на сжигание магния: m(O₂) = 1,75 . 8 = 14г. Зная, что 1л кислорода по массе составляет 1,4г, рассчитаем объём кислорода расходуемого при сгорании 21г магния, составив пропорцию:

1,4 : 1 = 14 : х;
х = 14 . 1/1,4 = 10л.

Ответ: V(O₂) = 10л.

Задача№4
Определить эквивалентные массы металла и серы, если 3,24г металла образует 3,48г оксида и 3,72г сульфида.
Решение:
Из условия задачи следует, что в оксиде металла на 3,24г металла приходится 0,24г кислорода (3,48 – 3,24 = 0,24г). Согласно закону эквивалентов, массы (объёмы) реагирующих друг с другом веществ m₁ и m₂ пропорциональны их эквивалентным массам (объёмам). Так как эквивалентная масса кислорода составляет 8г/моль, то эквивалентную массу металла находим из пропорции:

8 : 0,24 = х : 3,24;
х = 8 . 3,24/0,24 =108г/моль.

В сульфиде металла на 3,24г металла приходится 0,48г серы (3,72 – 3,24 = 0,48г). Эквивалентную массу серы находим из пропорции:

3,24 : 108 = 0,48 : х;
х = 108 . 3,24/0,48 = 16г/моль.

Ответ: m_э(Me) = 108г/моль; m_э(S) = 16г/моль.

Задача№5
Вычислить атомную массу двухвалентного металла и определить, какой это металл, если 8,34г металла окисляются 0,680л кислорода (условия нормальные).
Решение:
Зная, что эквивалентный объём кислорода равен 5,6л/моль, рассчитаем эквивалентную массу металла, составив пропорцию:

8,345 : 0,680 = х : 5,6;
х = 8,34 . 5,6/0,680 = 68,68г/моль.

Атомную массу металла находим, учитывая, что металл двухвалентный, умножением его эквивалентной массы на 2:

М(Ме) = m_э(Ме) . В, где

В – валентность металла; М – молярная масса металла; m_э(Ме) – эквивалентная масса металла.

М(Ме) = 68,68 . 2 = 137,4г/моль.

Ответ: 137,4; Ba.

Задача№6
Мышьяк образует два оксида, из которых один содержит 65,2% (масс.) As, а другой 75,7% (масс.) As. Определить эквивалентные массы мышьяка в обоих оксидах.
Решение:
а) Находим формулу оксида мышьяка, учитывая, что оксид содержит 65,2% As по массе. Тогда оксид содержит кислорода по массе 34,8% (100 – 65,2 = 34,8). Находим формулу оксид мышьяка:

As_хО_у = х : у = 65,2/Ar(As) : 34,8/Ar(O2) = 65,2/74,92 : 34,8/16 = 1 : 2,5 = 2 : 5

Формула оксида будет иметь вид: As₂O₅.

Находим массу мышьяка и массу кислорода в оксиде:

m(As) = 74,92 . 2 = 149,84г; m(O₂) = 16 . 5 = 80г.

Согласно закону эквивалентов массы элементов в оксиде пропорциональны их эквивалентным массам:

б) Подобные расчеты производим, учитывая, что оксид содержит 75,7% As и 24,3% О2 (100 – 75,7 = 24,3) по массе:

As_хО_у = х : у = 75,7/74,92 : 24,3/16 = 1,01 : 1,51 = 1 : 1,5 2 : 3

Формула оксида будет иметь вид: As₂O₃.

M(As₂O₅) = 197,84г/моль.
m(As) = 74,92 . 2 = 149,84г; m(O2) = 16 . 3 = 48г.

Ответ: а) 15г/моль; 24,97г/моль.

Задача№7
,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:

Ответ: 9г/моль; 79,9г/моль.

Задача№8
Эквивалентная масса хлора равна 35,5 г/моль, мольная масса атомов меди равна 63,5 г/моль. Эквивалентная масса хлорида меди равна 99,5 г/моль. Какова формула хлорида меди?
Решение:
Согласно закону эквивалентов:

Зная эквивалентные массы хлора и меди можно определить количество их атомов в молекуле соли: m_э(А) = М(А)/m_э(А).

Тогда: Cu_xCl_y = x : y = 63,5/63,546 : 35,45/35,5 = 0,992 : 0,999 = 1 : 1

Ответ: CuCl.

Задача№9.
Для растворения 16,8г металла потребовалось 14,7г серной кислоты. Определить эквивалентную массу металла и объем выделившегося водорода (условия нормальные).
Решение:
M(H₂SO₄) =98г/моль.
Находим массу водорода в 14,7г серной кислоты, составив пропорцию: 98 : 2 14,7 : х;

х = 2 . 14,7/98 = 0,3г.

Согласно закону эквивалентов массы взаимодействующих веществ пропорциональны их эквивалентным массам:

Учитывая, что эквивалентный объём водорода равен 11,2л/моль, рассчитаем объём который занимает 0,3г водорода: из пропорции:

1 : 11,2 = 0,3 : х;
х = 11,2 . 0,3/ 1 = 3,36л.

Ответ: m_э(Ме) = 56г/моль; V(H₂) = 3,36л.

Задача№10
На восстановление 1,80г оксида металла израсходовано 883 мл водорода, измеренного при нормальных условиях. Вычислить эквивалентные массы оксида и металла.
Решение:
Согласно закону эквивалентов, массы (объёмы) реагирующих друг с другом веществ m₁ и m₂ пропорциональны их эквивалентным массам (объёмам):

Так как водород находится в газообразном состоянии, то, соответственно, его количество измеряется в объёмных единицах (мл, л, м 3 ). Мольный объём любого газа при н.у. равен 4л. Отсюда эквивалентный объём водорода равен, молекула которого состоит из двух атомов, т. е. содержит два моля атомов водорода, равен 22,4/2 = 11,2 л/моль или 12000мл/моль.
Отношение
заменим равным ему отношением
- объём водорода;

- эквивалентный объём водорода.

Тогда получим отношение

Находим эквивалентную массу оксида металла:

Согласно закону эквивалентов

Ответ: 22,83г/моль; 14,83г/моль.

Читайте также: