Эквивалент - Алтайский государственный технический

Министерство общего и профессионального образования
Российской Федерации
Алтайский государственный технический университет
им. И.И. Ползунова
Бийский технологический институт
УДК 541
Немыкина Т.И., Разгоняева Т.П.
ЭКВИВАЛЕНТ:
Учебно-методическое пособие по неорганической химии
Алт. гос. техн. ун-т им. И.И. Ползунова, БТИ. – Бийск.
Издательство Алт. гос. техн. ун-та, 1998. – 26с.
Т.И. Немыкина, Т.П.Разгоняева
ЭКВИВАЛЕНТ
Учебно-методическое пособие по неорганической химии
mA
mB

M Э (A) M Э (В)
Барнаул 1998
Приведены современная терминология количества вещества в
соответствии с рекомендациями ИЮПАК, методические указания к
лабораторной работе, контрольные вопросы и задачи для самостоятельной работы студентов.
Учебно-методическое пособие предназначено для студентов всех
форм обучения, изучающих курс “Неорганическая химия”.
Рассмотрено и утверждено на заседании
кафедры неорганической и аналитической химии
Протокол № 179 от 06.07.98
Рецензент:
кандидат химических наук, доцент
Г.В. Багров
1
ОСНОВНЫЕ ФИЗИЧЕСКИЕ
Физическая
величина
Масса
Количество вещества
Молярная масса вещества
Относительная
молекулярная
масса
Относительная атомная масса
Эквивалент вещества
Фактор эквивалентности вещества
Молярная масса эквивалента вещества
Количество вещества эквивалента
Эквивалентный объем вещества
ВЕЛИЧИНЫ
Единица
измерения
килограмм
грамм
моль
ммоль
мкмоль
Кмоль
г/моль
кг/моль
безразмерная
Условное
обозначение
m
n (x)
M(x)
Mr(x)
безразмерная
безразмерная
безразмерная
Ar(x)
Э(x)
fЭ(x)
кг/моль
г/моль
моль
ммоль
мкмоль
Кмоль
л
м3
MЭ (x)
nЭ(x)
VЭ(x)
1.1
ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ
ЧАСТЬ
Основные понятия
Моль - количество вещества, содержащее столько реальных или
условных частиц, сколько атомов содержится в 12 граммах углерода-12.
Символ количества вещества – n. Количество вещества x записывают как n(x).
Реальные частицы – это атомы, молекулы, ионы, электроны,
радикалы и т. д.
Условные частицы –- это какая-то часть реальной частицы,
например,1/5 молекулы.
Экспериментально установлено, что в 12 граммах углерода-12
содержится 6,022 1023 атомов углерода. Эта величина носит название
числа Авогадро. Следовательно, 1 моль атомов, молекул, ионов или
каких-либо других объектов содержит Авогадрово число этих объектов, например:
1 моль атомов Mg=6,0221023 атомов магния,
1 моль ионов Mg2+=6,0221023 ионов магния,
1 моль молекул KMnO4= 6,0221023 молекул перманганата калия.
Примеры записи количества вещества:
n(Mg2+)=0,5моль, n(KMnO4)=0,1моль, n(1/5 KMnO4)=0,5моль и т.д.
Количество вещества n(x) находят как отношение массы вещества m к его молярной массе M(x):
m
.
n ( x )
M(x)
(1)
Молярная масса M(x) - масса одного моля вещества. По абсолютному значению она равна для простых веществ относительной
атомной массе Ar(x), для сложных веществ - относительной молекулярной массе Mr(x), но выражена в г/моль или кг/моль.
Примеры записи: Mr(HCl)=36,52 и M(HCl)=36,52г/моль;
Ar(Br)=79,91 и M(Br)=79,91г/моль.
Фактор эквивалентности fЭ(x) – число, обозначающее, какая
доля реальной частицы вещества х эквивалентна одному иону водорода
в данной кислотно-основной реакции или одному электрону в данной
окислительно-восстановительной реакции.
Пример: В реакции окисления-восстановления fЭ(KMnO4)=1/5,
следовательно, в данной реакции молекула KMnO4 взаимодействует с
5 электронами, а на один электрон приходиться 1/5 часть молекулы.
Эквивалент Э(х) – реальная или условная частица вещества х,
которая в данной кислотно-основной реакции эквивалентна одному
иону водорода или в данной окислительно-восстановительной реакции
– одному электрону.
Пример: Дано: fЭ(KMnO4)=1/5, тогда Э(KMnO4)=1/5KMnO4.
Молярная масса эквивалента вещества х – (МЭ(х)) – масса
одного моля эквивалента этого вещества. Она равна произведению
фактора эквивалентности на молярную массу вещества х:
МЭ(х)=fЭ(x)M(x).
Эквивалентный
объем
или
объем
моля
эквивалентов
0
Э
V (х) –это объем, который занимает один моль эквивалентов газообразного вещества при нормальных условиях (н.у.).
Пример: Найти эквивалентный объем водорода.
Решение: Эквивалент водорода, согласно уравнению реакции:
Н 02  2 е  2Н  , равен 1/2Н2, т.е. моль эквивалентов газообразного водорода равен половине его моля молекул. Следовательно, 1 моль эквивалентов водорода будет занимать при н.у.
объем в два раза меньше, чем объем моля молекул Н2, т.е. 22,4
л : 2=11,2 л.
1.2 Эквивалент
Для того, чтобы определить величину эквивалента какого-либо
вещества, надо исходить из конкретной реакции, в которой участвует
данное вещество. В этой связи целесообразно рассматривать нахождение эквивалента применительно к трем основным типам химических
реакций:
а) Кислотно-основные реакции
(2)
Пример: Дано: fЭ(H2C2O4)=1/2, M(H2C2O4)=90г/моль,
тогда МЭ(Н2С2О4)=1/290=45г/моль.
Количество вещества эквивалента – nЭ(х) – количество вещества в молях, в котором частицами является эквиваленты. Его находят
как отношение массы вещества к молярной массе эквивалента вещества:
m
.
n Э ( х )
MЭ ( х )
(3)
Пример: Дано: m(Ca(OH)2)=0,74г,
M(Ca(OH)2)=74г/моль,
fЭ(Ca(OH)2)=1/2, отсюда
MЭ(Ca(OH)2)=741/2=37г/моль,
n Э (Са(ОН) 2 ) 
m
0,74

 0,02моль .
M Э (Са(ОН) 2 )
37
Ca(ОН) 2  Н 2SO 4  CaSO 4  2H 2 O
.
(4)
Запишем уравнение (4) в иной форме:
(5)
Ca 2  2OH   2H   SO 42   CaSO 4  2H 2 O .
Согласно уравнениям (4), (5), на всех участников реакций приходится два иона водорода. Для того, чтобы найти эквивалент, разделим
правую и левую части уравнения (5) на два:
(6)
1 / 2Ca 2  OH   H   1 / 2SO 42  1 / 2CaSO 4  H 2 O
или в молекулярной форме:
(7)
1 / 2Ca(ОН) 2  1 / 2Н 2SO 4  1 / 2CaSO 4  H 2 O .
Тогда один ион водорода будет эквивалентен 1/2 иона Са2+, од2
ному иону ОН–, 1/2 иона SO 4 , 1/2 молекулы Са(ОН)2, 1/2 молекулы
H2SO4 и т.д.
Следовательно, факторы эквивалентности будут равны:
fЭ(Ca2+) =1/2, fЭ(OH–) =1, fЭ(Ca(OH)2) =1/2, и т.д.
А эквиваленты этих веществ будут выражаться формулами:
Э(Са2+)=1/2Са2+,
Э(ОН–)=ОН–,
Э(Са(ОН)2)=1/2Са(ОН)2,
Э(Н2SО4)=1/2Н2SО4 и т.д.
Полученные результаты позволяют сделать вывод, что для кислот
и оснований фактор эквивалентности можно рассчитать по числу ионов
водорода Н+ или гидроксильных групп ОН–, которыми обмениваются
каждая из молекул со своими партнерами, т.е.
1
,
f ( к и с л). 
Н
Э

(8)
f Э ( о с н о в). 
1
 ОН
,

(9)
отсюда эквиваленты кислот и оснований равны:
1
1
Э(кисл) 
х , Э(основ.) 
х.

Н
ОН

 
1
,
n ( K a t )Z
1
,
n ( A n )Z
(10)
(17)
где n – число замещаемых, присоединяемых и т.д. катионов или анионов,
Z–заряд соответствующего иона.
в) Окислительно-восстановительные реакции
Рассмотрим реакцию, протекающую по уравнению:
SnCl2+Fe2(SO4)3+2HCl= SnCl4+2FeSO4+H2SO4
В данной реакции изменяют степени окисления олово и железо.
Запишем для каждого для них соответствующую полуреакцию:
Sn 2  2 e  Sn 4 
Fe 3  e  Fe 2
(18)
(19)
б) Ионно-обменные реакции
Al2(SO4)3+3BaCl2=2AlCl3+3BaSO4 .
(11)
В реакции (11) эквивалент можно найти косвенным путем, введя
вспомогательные реакции:
Al2(SO4)3+6HCl=2AlCl3+3H2SO4,
(12)
BaCl2+H2SO4 =BaSO4+2HCl .
(13)
Перемножим все члены уравнения (13) на 3. Тогда при суммировании правых и левых частей уравнений 14 и 15 получим уравнение 5.
(Следовательно преобразования сделаны верно!)
Al2(SO4)3+6HCl=2AlCl3+3H2SO4
(14)
3BaCl2+3H2SO4 =3BaSO4+6HCl
(15)
Al2(SO4)3+3BaCl2=2AlCl3+3BaSO4
Из уравнений реакций (14), (15) следует, что одному иону водорода эквивалентна 1/6 молекулы Al2(SO4)3 и 1/2 молекулы BaCl2. Факторы эквивалентности для этих веществ равны:
fЭ(Al2(SO4))=1/6, fЭ(3BaCl2)=1/2,
А эквиваленты выражены формулами:
Э(Al2(SO4))=1/6Al2(SO4), Э(BaCl2)=1/2BaCl2.
Если уравнения (14) и (15) написать в ионной форме, то для солей
фактор эквивалентности может быть найден по числу замещаемых,
присоединяемых и т.д. катионов (Kat) или анионов (An), умноженных
на их заряд, т.е.
fЭ ( с о л и 
)
f Э ( с о л и )
(16)
Согласно полуреакциям (18), (19), один ион олова реагирует с
двумя электронами, а ион железа – с одним электроном. Следовательно, Э(Sn2+)=1/2Sn2+, Э(Fe3+)= Fe3+.
Соответственно Э(SnCl2)=1/2 SnCl2, Э(Fe2(SO4)3)= Fe2(SO4)3.
Примечание: Если известна молярная масса М(х) и молярная масса эквивалента
МЭ(х) данного вещества, то фактор эквивалентности можно рассчитать по формуле:
f Э (х) 
М Э (х)
М (х)
.
Э ( х)
М Э ( х)
( х)
М ( х)
.
(20)
А эквивалент будет равен:
(21)
Для элемента величина, обратная его фактору эквивалентности, есть не что
иное, как его валентность В:
1
.
В
fэ
(22)
Равенства эти столь очевидны, что предлагаем студентам самим провести логическое обоснование их справедливости.
1.3 Закон эквивалентов
Закон этот формулируется следующим образом:
Все вещества реагируют друг с другом в эквивалентных соотношениях.
Смысл этого закона заключается в том, что моль эквивалентов
одного вещества реагируют точно с молем эквивалентов другого вещества, а n молей эквивалентов одного вещества с n молями эквивалентов другого вещества (nэ(А) = nэ(В)).
Математически закон эквивалентов можно записать следующим
образом:
mA 
mB

M э A  M э B
,
(23)
где m(А) – масса вещества А,
m(В) – масса вещества В,
MЭ(A)–молярная масса эквивалента вещества А,
MЭ(В) – молярная масса эквивалента вещества В.
В тех случаях, когда в реакции участвуют газы, целесообразно
выражать закон эквивалентов не через единицы массы, а через объемы,
так как объем газа при постоянных температуре и давлении прямо
пропорционален его массе:
VAo
VBo

,
VЭo (А) VЭо (В)
(24)
где VA0 –объем газа А при н.у.;
VВ0 –объем газа В при н.у.;
VЭ0 (А) –эквивалентный объем газа А при н.у.;
VЭ0 ( В )–эквивалентный объем газа В при н.у.
В практике встречаются случаи, когда одно из реагирующих веществ находится в твердом состоянии, а второе в газообразном. В этом
случае закон эквивалентов можно выразить формулой:
mA
V0
.
 0В
M Э ( A ) VЭ ( В )
(25)
2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Существует достаточно много методов определения эквивалента
вещества: метод вытеснения водорода из кислоты, метод прямого
определения, аналитический метод, электрохимический метод, титро-
вание. Выбор той или иной методики определяется свойствами вещества и возможностями исследователя.
В данной лабораторной работе студентам предлагается определить эквивалент вещества по методу вытеснения водорода, основанному на измерении объема водорода, который выделяется из кислоты при
действии на нее металла. Ограниченность данного метода в том, что он
пригоден для узкого круга веществ, а именно только для металлов,
стоящих в ряду напряжений до водорода. Однако, несомненным его
достоинством является простота, быстрота проведения эксперимента и
хорошая воспроизводимость результатов.
Для желающих ознакомиться с другими методами в приложении
дана краткая информация.
2.1 Методика эксперимента
Для проведения опыта соберите прибор, изображенный на рисунке 1, тщательно соединяя части прибора в местах стыковки, чтобы
обеспечить его герметичность.
Количество металла рассчитайте, исходя из условия получения не
более 200 мл водорода при н.у.
Пример расчета:
Fe+2HCl=FeCl2+H2,
56 г
—
22,4 л
х
—
0,2
56  0,2
х
 0,5г .
22,4
1 - мерный цилиндр на 250 мл, 2- лабораторный штатив,
3 - кристаллизатор, 4 - колба емкостью 20...25мл,
5 - газоотводная трубка.
Рисунок 1- Прибор для определения эквивалента металла

2

Приложения А.
Затем осторожным постукиванием колбы переместите металл в
кислоту. По окончании реакции дайте колбе охладиться 5...6 мин. и
проведите замеры объема всего водяного столба в цилиндре и от поверхности воды в кристаллизаторе.
Экспериментальные данные запишите в таблицу 1.
Таблица 1 - Экспериментальные данные по определению эквивалента металла
Измеряемые величины
Навеска металла
Температура опыта
Давление
насыщенных
паров
Атмосферное давление
Объём столба воды в ци-
Единицы
измерения
г
С
Па
0
Па
мл
Условные
обозначе-ния
m
t
Р Н 2О
Pат.
Vн1
Данные
экспери-мента
2
1
h
Взвесьте рассчитанное количество металла с точностью до 0,01 г.
В колбу 4 налейте разбавленной (1:2) соляной кислоты столько, чтобы
она при горизонтальном положении колбы не вылилась в горло колбы.
Внутреннюю поверхность горла колбы вытрите полоской фильтровальной бумаги, закрепите колбу на штативе, придав ей горизонтальное
положение. Соблюдая осторожность, поместите взвешенный металл
(навеску) в горле колбы так, чтобы он не упал в кислоту до начала
опыта. Цилиндр заполните до верху водой, переверните и быстро опустите в кристаллизатор, заполненный водой наполовину. (Как перевернуть цилиндр с водой, не пролив из него воду?). Закрепите цилиндр в
штативе и подведите под него газоотводную трубку от колбы.
До начала опыта необходимо произвести замер объема водяного
столба в цилиндре. Записать показания термометра и барометра.
Давление насыщенных паров воды Р Н О взять из таблицы 1
5
4
3
линдре до опыта
Объём столба воды в цилиндре после опыта
Высота водяного столба от
поверхности воды в кристаллизаторе
2.2
мл
Vн2
мм
вод. ст.
h
Расчет эквивалента металла
Рассчитать объем выделившегося водорода при н.у.
 V  .С
o
H2
этой целью можно воспользоваться уравнением объединенного газового закона:
Р 0Н 2 VН0 2
Т0

Р Н 2 VН 2
Т
,
(26)
где Р Н 2 , Vн 2 , Т – давление, объем и температура выделившегося водорода в условиях опыта;
Р 0Н 2 , VН0 2 , Т 0 – давление, объем и температура водорода при н.у.
Объем VН 2 определяют как разность V1 – V2. Давление водорода
в условиях опыта можно рассчитать, исходя из следующих рассуждений: давление в цилиндре равно атмосферному и складывается из
давления водорода Р Н 2 , давления насыщенных паров воды Р Н 2О и
давления столба воды в цилиндре от поверхности воды в кристаллизаторе h. Отсюда
(27)
Р Н 2 Р а т .Р Н 2О 9 , 8h
где 9,8 – коэффициент пересчета для перевода мм вод. ст. в паскали
(Па).
По закону эквивалентов (25) найдем молярную массу эквивалента металла:
М Э ( М е )
где
VЭ0 ( Н)2  m Ме
VHo2
,
0
–эквивалентный объем водорода при н.у., мл;
VЭ(Н
2)
m(Me)–масса металла, г;
VHo2 –объем выделившегося водорода
при н.у.;
М Э (Ме) –молярная масса эквивалента металла.
Зная молярную массу эквивалента металла и молярную массу
атома металла, найдите фактор эквивалентности и эквивалент металла
(см. раздел 1.2).
2.3 Правила работы в лаборатории
1. Опыты всегда проводить в чистой посуде.
2. Не следует путать пробки от разных склянок. Чтобы
внутренняя сторона пробки оставалась чистой, пробку кладут на
стол внешней поверхностью.
3. Нельзя уносить реактивы общего пользования на свое рабочее место.
4. После опытов остатки металлов в раковину не выбрасывать, а собрать в отдельную посуду.
5. Битую посуду, обрывки бумаги, спички выбрасывают в урну.
2.4 Правила техники безопасности
1. Не включайте без разрешения преподавателя рубильники и
электрические приборы.
2. Не загромождайте свое рабочее место лишними предметами.
3. Нельзя пробовать вещества на вкус.
4. При приливании реактивов нельзя наклоняться над отверстием сосуда во избежание попадания брызг на лицо и одежду.
5. Нельзя наклоняться над нагретой жидкостью, так как ее
может выбросить.
6. В случае пожара немедленно выключите все электронагревательные приборы. Горящие жидкости прикройте асбестом, засыпьте песком, но не заливайте водой. Загоревшийся фосфор гасите мокрым песком или водой. При воспламенении щелочных металлов гасите пламя только сухим песком, но не водой.
2.5
Первая помощь при несчастных случаях
1. При ранении стеклом удалите осколки из раны, смажьте
края раны раствором йода и перевяжите бинтом.
2. При химическом ожоге рук или лица смойте реактив
большим количеством воды, затем либо разбавленной уксусной
кислотой в случае ожога щелочью, либо раствором соды в случаи
ожога кислотой, а затем опять водой.
3. При ожоге горячей жидкостью или горячим предметом
обоженное место обработайте свежеприготовленным раствором
перманганата калия, смажьте обожженное место мазью от
ожога или вазелином. Можно присыпать ожог содой и забинтовать.
4. При химических ожогах глаз обильно промойте глаза водой, используя глазную ванночку, а затем обратитесь к врачу.
3 ЗАДАЧИ ДЛЯ ДОМАШНИХ ЗАДАНИЙ
Найдите эквиваленты и их молярные массы для исходных веществ в реакциях:
1. Al2O2+3H2SO4=Al(SO4)3+3H2O;
2. Al(OH)3+3H2SO4=Al(HSO4)3+3H2O;
3. H2C2O4+Ca(OH)2=CaC2O4+2H2O;
4. BiOCl+2HCl=BiCl3+H2O;
5. KAl(SO4)2+3NaOH=Al(OH)3+KNaSO4+Na2SO4;
6. 2Kal(SO4)2+2NaHC4H4O6=Al2(SO4)3+KHC4H4O6+Na2SO4;
7. KAl(SO4)2+2BaCl2=2BaSO4+AlCl3+KCl;
8. Al(OH)3+HNO3=Al(OH)2NO3+H2O;
9. H2SO4+KOH=KHSO4+H20;
10. KHSO4+BaCl2=BaSO4+KCl+HCl;
11. H2SO4+Mg(OH)2=MgSO4+2H2O;
12. 2Mg(OH)2+H2SO4=(MgOH)2SO4+2H2O;
13. Cu(OH)Cl+H2S=CuS+HCl+H2O;
14. KHSO4+KOH=K2SO4+H2O;
15. Cu(OH)Cl+HCl=CuCl2+H2O;
16. H3PO4+2KOH=K2HPO4+2H2O;
17. Al(OH)3+NaOH=Na[Al(OH)4];
18. 2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O;
19. NaOH+H2S=NaHS+H2O;
20. Sn(OH)2+2HNO3=Sn(NO3)2+H2O;
21. FeS+2HCl=FeCl2+H2O;
22. NaCl+H2SO4=NaHSO4+HCl;
23. K2SO4+2HCl=KCl+H2O+CO2;
24. (CuOH)NO3+HNO3=Cu(NO3)2+H2O;
25. Ca3(PO4)2+2H2SO4=Ca(H2PO4)2+2CaSO4;
26. KAl(SO4)2+4NH4OH=Al(OH)3+KOH+2(NH4)2SO4;
27. Cu2(OH)2CO3+4HCl=2CuCl2+CO2+3H2O;
28. H3PO4+2NH4OH=(NH4)2HPO4+2H2O;
29. а). H2SO4+2Zn(OH)2=(ZnOH)2SO4+2H2O;
б). H2SO4+Zn(OH)2=ZnSO4+2H2O;
30. K2CrO4+BaCl2=BaCrO4+2KCl;
31. H3AsO3+2KOH=K2HAsO3+2H2O;
32. Fe(OH)2CH3COO+3HNO3=Fe(NO3)3+CH3COOH+2H2O;
33. H3AsO4+2NaOH=Na2HAsO4+2H2O;
34. Al(OH)(CH3COO)2+3HCl=AlCl3+2CH3COOH+H2O;
35. Na2HPO4+AlCl3=AlPO4+2NaCl+HCl;
Найдите эквиваленты и их молярные массы для исходных веществ в следующих окислительно-восстановительных реакциях:
36. 10HNO3+8Na=8NaNO3+NH4NO3+3H2O;
37. 5H2SO4+4Mg=4MgSO4+H2S+4H2O;
38. 2P+3H2O=H3PO3+PH3;
39. H2S+4Cl2+4H2O=H2SO4+8HCl;
40. 3H2S+H2SO4=4S+4H2O;
41. 4H2SO4+3Mg=3MgSO4+S+4H2O;
42. 8Al+30HNO3=8Al(NO3)3+3N2O+15H2O;
43. 2Fe+6H2SO4=Fe2(SO4)3+3SO2+6H2O;
44. 4Zn+5H2SO4=4H2S+ZnSO4+4H2O;
45. PbO2+2HNO3+H2O2=Pb(NO3)2+O2+2H2O;
46. 2Pb(NO3)2)=2PbO+4NO2+O2;
47. H2S+HClO=S+HCl+H2O;
48. 2Ag+2H2SO4=Ag2SO4+SO2+2H2O;
49. HClO4+4SO2+4H20=HCl+4H2SO4;
50. 4KMnO4+4KOH=4K2MnO4+O2+2H2O;
51. 4Fe(NO3)2+O2+2H2O=4FeOH(NO3)2;
52. 8NH3+Br2=N2+6NH4Br;
53. 2AgNO3=2Ag+2NO2+O2;
54. 2H5IO6=I2O5+O25H2O;
55. 4Na2SO3=3Na2SO4+Na2SO4+Na2S;
56. Zn+2NaOH=Na2ZnO2+H2;
57. Cu+2H2SO4=CuSO4+SO2+2H2O;
58. 6NaOH+3Cl2=Na2ClO3+5NaCl+3H2O;
59. H2S+2HNO3=S+2NO2+2H2O;
60. I2+5Cl2+6H2O=2HIO3+10HCl;
61. 6P+5HIO3+9H2O=6H3PO4+5HI;
62. KCrO2+3Na2O2+H2O=K2CrO4+Na2CrO4+4NaOH;
63. N2+3H2=2NH3;
64. Fe2O3+3KNO3+4KOH=2K2FeO4+3KNO2+2H2O;
65. Рассчитайте относительную атомную массу серы, если абсолютные массы одного атома серы и одного атома углерода равны
5,310-23г и 210-21г, соответственно.
66. Какой объем при н.у. занимают 2,7 1023 молекул СО2 ?
67. Определить количество следующих веществ, составляющих а)
0,486 г магния; б) 34,2 г сульфата алюминия.
68. Сколько атомов фосфора содержится в тетрафосфоре Р4 массой 155 г?
69. Вычислите объем 3 кг азота при н.у.
70. Сколько молекул SO2 получиться при сгорании 2,0 106 кг серы?
71. Рассчитайте абсолютную массу молекулы фосфата кальция.
72. Сколько молекул содержится в 1,00 мл водорода при н.у.?
73. Рассчитайте абсолютную массу молекулы гидроксида кальция.
74. Сколько молекул содержится в 5 м3 азота, измеренного при
н.у.?
75. В какой массе углекислого газа содержится столько молекул,
сколько их в 320 г диоксида серы?
76. В какой массе четыреххлористого углерода ССl4 содержится
столько же молекул, сколько их в 5 10-3 м3 воды?
77. При давлении 750 мм рт. ст. объем газа равен 90 мл; при каком давлении объем его достигнет 135 мл, если температура останется
постоянной?
78. Определить массу азота, находящегося в колбе емкостью
2 л при температуре 270С и давлении 950 мм рт. ст.
79. Какое давление надо приложить для того, чтобы хлор массой 28,4
г занимал объем при температуре 200С 2л?
80. Стальной баллон вместимостью 40л наполнен кислородом под
давлением 1,69 105Па при температуре 250С. Какова масса кислорода в
баллоне?
81. Некоторое вещество в парообразном состоянии объемом 16,4л
при 1270С и давлении 0,96 105Па имеет массу равную 36,95г. Чему
равна относительная молекулярная масса этого вещества?
82. Газ массой 3,2г при 270С и давлении 0,634105Па занимает объем
1,27л. Найдите его молярную массу.
83. Газ массой 75г (н.у.) занимает объем 56л. Чему равна его относительная молекулярная масса.
84. Чему равна плотность паров йода, этилового спирта и четыреххлористого углерода? Условия нормальные.
85. При некоторой температуре плотность по воздуху паров серы
равна 6,62, а паров фосфора 4,28. Из скольких атомов состоят молекулы серы и фосфора при данной температуре?
86. Определить молекулярную массу и формулу соединения, содержащего 30,43% азота и 69,57% кислорода; плотность по водороду
равна 46.
87. Под каким давлением находится диоксид углерода, если при 0 0С
1л его весит 1,473г?
88. Газообразное соединение азота с водородом содержит 12,5% водорода. Плотность соединения по водороду равна 16. Найдите молекулярную формулу соединения.
89. Определите атомную массу и название элемента, если этот элемент
образует несколько газообразных соединений, молекулярная масса ко-
торых равна 46; 44; 30 а.е.м. Содержание элемента в этих соединениях
соответственно составляет 30,4; 63,6; 46,7%.
90. Газометр емкостью 10-2м3 наполнен водородом. Давление в газометре при 270С равно 1105Па. Вычислите массу водорода в газометре.
91. В какой массе четыреххлористого углерода ССl4 содержится
столько же молекул, сколько их в 5,010-3м3 воды?
92. Вычислите молекулярную массу вещества, зная, что масса
0,710-3м3 его паров
при 910С и давлении 0,97105Па равна
-3
2,6810 кг.
93. Масса 43,510-6м3 пара при температуре 620С и давлении 1,01105Па
равна 0,1210-3кг. Вычислите молекулярную массу одной молекулы
вещества.
94. Относительная плотность газа по воздуху 1,52. Какой объем займут
при н.у. 5,5г этого газа? Вычислить число молекул газа в найденном
объеме и массу одной молекулы.
95. При нормальных условиях 0,5л некоторого газа имеет массу
0,3805г, а масса 0,25л кислорода при тех же условиях–0,3572г. Рассчитайте молекулярную массу газа, исходя из:
а) его плотности по кислороду;
б) молярного объема.
96. Если отсчитывать по 60 молекул в минуту, то сколько лет потребуется для того, чтобы пересчитать количество молекул, которое содержится в 1кг I2 (год считать равным 365 дней).
97. Вычислите молярную массу газа, 75г которого при 70С и
1,013105Па занимает объем 21л. Чему равна масса в граммах одной
молекулы этого газа?
98. Сколько молекул азота и кислорода будет находиться при н.у. в
896мл газовой смеси, содержащей по объему 50% азота и 50% кислорода? Исключите из условия лишние данные и произведите расчет.
99. Чему равно атмосферное давление на вершине Казбека, если при
00С масса 1л взятого там воздуха равна 700мг?
100. При н.у. 0,25л некоторого газа имеют массу 0,1898г. Определите
молекулярную массу этого газа и среднюю массу молекулы в граммах.
101. Вычислите молекулярную массу бензола, зная, что масса 600мл
его паров при н.у. равна 1,30г.
102. Давление газа в закрытом сосуде при 12 0С равно 100кПа. Каким
станет давление газа, если сосуд нагреть до 300С.
103. Рассчитайте молекулярную массу газа, если масса 1мл его равна
1,96г (н.у.).
104. При н.у. 0,2л некоторого газа имеют массу 0,328г, а масса 0,5л
водорода равна 0,045г. Рассчитайте молекулярную массу этого газа,
исходя из его плотности по водороду.
105. Какой объем при н.у. занимают 3,011021 молекул газа? Чему равна
молярная масса газа, если вычисленный объем газа имеет массу 0,22г?
106. Масса колбы вместимостью 750мл, наполненной кисло-родом при
270С, равна 83,3г. Масса пустой колбы составляет 82,1г. Определить
давление кислорода в колбе.
107. Сколько молей кислорода находится в 1л воздуха, если объемное
содержание его составляет 21%? Какова их масса?
108. Вычислите молекулярную массу вещества, зная, что масса
7
10-4м3 его паров при н.у. равна 2,6810-3кг.
109. Рассчитайте относительную молекулярную массу газа, если
710-3кг его при н.у. занимают объем 2,210-3м3.
110. Молекула некоторого вещества имеет массу, равную
1,210-25кг. Вычислите молекулярную массу данного вещества.
111. При 170С и давлении 104кПа масса 624мл газа равна 1,56г. Вычислите молекулярную массу газа.
112. Сколько молекул диоксида углерода находится в 1л воздуха, если
объемное содержание СО2 составляет 0,03%?
113. Масса литра азота при н.у. равна 1,251г, а масса 250мл неизвестного газа 0,492г. Определите относительную молекулярную массу
неизвестного газа исходя из:
а) его плотности по азоту;
б) молярного объема.
114. Сколько молей заключает в себя 1м3 любого газа при н.у.?
Какое количество молекул содержится в этом объеме?
115. Одно и тоже количество металла соединяется с 0,6 10-3кг
кислорода и 9,53410-3кг галогена. Рассчитайте молярную массу эквивалента галогена.
116. При взаимодействии 5,95г вещества с 2,75г хлороводорода,
образовалось 4,40г соли. Вычислите молярные массы эквивалентов
вещества и соли.
117. Вычислить атомную массу двухвалентного металла и определить, какой это металл, если 8,34г его окисляются 0,68л кислорода
(условия нормальные).
118. 0,376г алюминия при взаимодействии с кислотой вытеснили
0,468л водорода, измеренного при нормальных условиях. Определить
эквивалентный объем водорода, зная, что молярная масса алюминия 27
г/моль.
119. На нейтрализацию 2, 45г кислоты идет 2,00г гидроксида
натрия. Определить эквивалентную массу кислоты.
120. Некоторое количество металла, эквивалентная масса которого равна 27.8г/моль, вытесняет из кислоты 700мл водорода, измеренного при н.у. Определите массу металла.
121. Определить молярные массы эквивалентов металла и серы,
если 3,24г металла образует 3,48г оксида и 3,72г сульфида этого металла.
122. При нейтрализации 9,797г ортофосфорной кислоты израсходовано 7,998г NaOH. Вычислите молярную массу эквивалента и основность кислоты в этой реакции.
123. Некоторая масса металла, молярная масса эквивалента которого равна 27,9г/моль, вытесняет из кислоты 700мл водорода, измеренного при н.у. Определите массу металла.
124. Сколько литров водорода, измеренного при н.у. выделилось
при растворении в кислоте 0,45г металла, молярная масса эквивалента
которого равна 20г/моль.
125. Определить массу металла, вытеснившего из кислоты
0,7 10-3м3 водорода (измеренного при н.у.), если молярная масса эквивалента металла равна 28г/моль.
126. На сжигание 1г металла требуется 0,462л кислорода при н.у.
Рассчитайте молярную массу эквивалентов металла и его оксида.
127. 0,075г металла вытесняют из раствора никелевой соли
0,1835г никеля, а из раствора кислоты – 0,07л водорода, измеренного
при н.у. Определите молярную массу эквивалента металла и никеля.
128. Вычислите молярную массу эквивалента серы, если известно,
что при горении 3г серы получилось 6г оксида. Определите фактор эквивалентности и запишите выражение эквивалента серы.
129. Молярная масса эквивалента металла равна 56,2г/моль. Вычислите процентное содержание этого металла в оксиде.
130. На горение 142г некоторого элемента, израсходовано 22,4л
кислорода при нормальных условиях. Определите молярную массу эквивалента элемента.
131. Металл образует два хлорида с содержанием хлора 37,45% и
54,51%. Вычислите молярные массы эквивалентов металла в каждом
соединении, приняв молярную массу эквивалента хлора 35,5г/моль.
132. Мышьяк образует два оксида, содержащих 65,2 и 75,7% мышьяка. Рассчитайте молярную массу эквивалента мышьяка в этих оксидах, фактор эквивалентности и эквивалент.
133. Из 3,85г нитрата металла получено 1,60г его гидрида. Вычислите молярную массу эквивалента металла.
134. На восстановление 7,09 оксида двухвалентного металла требуется 2,24л водорода (н.у.). Вычислите молярную массу эквивалента
оксида и металла. Чему равна атомная масса металла?
135. На нейтрализацию 1,12510-3кг щавельной кислоты Н2С2О4
потребовалось 10-3кг NaOH. Определите эквивалент кислоты.
136. Одна и та же масса металла соединяется с 1,591г галогена и
70, 2см3 кислорода (н.у.). Вычислите молярную массу эквивалента галогена.
137. В 2,48г оксида одновалентного металла содержится 1,84г
металла. Вычислите молярные массы металла и его оксида.
138. Вещество содержит 39,0% серы, эквивалентная масса которой равна 16г/моль. Вычислите молярную массу эквивалента мышьяка
и составьте формулу этого вещества.
139. Оксид трехвалентного металла содержит 31,58% кислорода.
Вычислите молярную массу эквивалента и остальную массу металла.
140. Эквивалентная масса хлора равна 35,5г/моль, молярная масса
атомов меди равна 63,5г/моль, эквивалентная масса хлорида меди равна 99,5г/моль. Какова формула хлорида меди?
141. Вычислите молярную массу эквивалентов двух металлов по
следующим данным: навеска первого металла 2,000г, навеска второго
1,0582г. Образуют оксиды массой 2,5036г и 2,000г соответственно.
142. Сколько молей эквивалентов содержится в 20г H2SO4 при
условии, что оба иона водорода способны к обмену.
143. Вычислить молярную массу эквивалента соли, если на
нейтрализацию 1,32г ее расходуется 0,31г кислоты, молярная масса
эквивалента которой равна 36,5г.
144. Из 23,18г оксида металла получено 21,57г металла. Определить молярную массу эквивалента оксида и металла.
145. Определить молярную массу эквивалента металла, если известно, что 0,425г металла вытесняет из кислоты256мл водорода, измеренного при 292К и давлении 99500Па.
146. Вычислить молярную массу эквивалента металла, если известно, что в его оксиде содержится 21,2% кислорода.
147. Соединение металла с воздухом содержит 4,78% водорода.
Вычислить молярную массу эквивалента металла.
148. Объем водорода, вытесненного 0,9г металла, при 300К и
давлении 119980Па равен 2,08л. Вычислить молярную массу эквивалента металла.
149. 0,1г металла соединяется с 0,035г кислорода. Определить
молярную массу эквивалента металла. Определить, что это за металл?
150. Молярная масса эквивалента AsH3 равна 9,65г. Определить
эквивалент и фактор эквивалентности арсина AsH3.
151. На нейтрализацию 1,25г кислоты израсходован 1г гидроксида, молярная масса эквивалента которого равна 40. Вычислить молярную массу эквивалента кислоты. Определить, какая это кислота?
152. 1,6г кальция и 2,615г цинка вытесняют из кислоты одинаковые количества водорода. Определить, используя закон эквивалентов,
молярную
массу
эквивалента
цинка,
зная,
что
МЭ(Са)=20г/моль-экв.
153. Сколько граммов магния надо взять, чтобы получить такой
же объем водорода, какой был получен при взаимодействии 26,97г
алюминия с кислотой.
154. При восстановлении 6.5г оксида образовалось 4,45г металла.
Вычислить молярную массу эквивалента металла и его оксида. Какой
это металл, если его валентность равна трем?
155. Определить эквивалент алюминия, если из 3г его образуется
14,83г хлорида алюминия. Э(Сl)=Cl.
156. Молярная масса эквивалента металла равна 16г. Определить
количество металла которое вытесняет из соляной кислоты 5л водорода
при Т=300К и р=102641Па.
157. На нейтрализацию 7,33г фосфорноватистой кислоты Н3РО2
пошло 4,444г NaOH. Вычислить молярную массу эквивалента кислоты,
ее основность и написать уравнение реакции.
158. Какой объем будет занимать водород при р=740мм рт. ст.,
Т=298К, выделившийся при растворении в кислоте 0,45г цинка. Задачу
решить двумя способами.
159. Оксид цинка содержит 80,34% цинка. Вычислить молярную
массу эквивалента цинка.
160. На нейтрализацию 0,943г фосфористой кислоты Н3РО3 израсходовано 1,291г КОН. Вычислить молярную массу эквивалента
фосфорной кислоты, ее основность и написать уравнение реакции.
161. При растворении 16,86г металла потребовалось 14,7г серной
кислоты, молярная масса эквивалента которой равна 49г. Определить
молярную массу эквивалента металла и объем выделившегося при его
растворении водорода.
162. Сколько молей эквивалентов содержится в 684,32г Al2(SO4)3
при условии, что оба катиона способны к обмену?
163. Какой объем кислорода потребуется для взаимодействия с
водородом, выделившимся при растворении в кислоте 4,8г металла,
молярная масса эквивалента которого равна 12г (н.у.)?
164. В оксиде азота на два атома азота приходится пять атомов
кислорода.Определить эквивалент, фактор эквивалент-ности и молярную массу эквивалента азота и оксида.
165. Молярная масса эквивалента металла равна 9. Определить
количество вещества эквивалента металла, который вытесняет из соляной кислоты 5л водорода при Т=300К и р=102641Па.
166. На нейтрализацию 2г гидроксида израсходовано 5г уксусной
кислоты. Определить молярную массу эквивалента гидроксида.
167. 1г некоторого элемента соединяется с 1,78г серы. Молярная
масса эквивалента серы равна 16г. Вычислить молярную массу эквивалента элемента.
168. Вычислить молярную массу эквивалента металла, если 6,08г
его при растворении в серной кислоте вытесняют 6,027л водорода при
Т=300К и р=102гПа.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
13
14
15
16
17
18
19
20
21
Давление
кПа
1,49
1,58
1,68
1,81
1,93
2,07
2,20
2,33
2,49
мм
рт. ст.
11,22
11,9
12,6
13,6
14,5
15,5
16,5
17,5
18,7
Температура
Со
22
23
24
25
26
27
28
29
30
МЕТОДЫ
ОПРЕДЕЛЕНИЯ
Б
ЭКВИВАЛЕНТА
1 Метод прямого определения
Этим методом непосредственно находят весовое количество элемента, соединяющегося с 1,008 в.ч. водорода или с 8 в.ч. кислорода.
1,008 в.ч. водорода соответствует одному иону водорода или его эквиваленту, 8 в.ч. кислорода также соответствует его эквиваленту.
2
Аналитический метод
Эквивалент определяется по данным анализа. Эквивалент данного
элемента находят, исходя из количественного соотношения всех элементов, входящих в данное соединение. Метод применим, если известен эквивалент хотя бы одного элемента в соединении.
3 Электрохимический метод
Таблица 1- Давление насыщенного водяного пара
Температура Со
ПРИЛОЖЕНИЕ
Давление
кПа
2,64
2,81
2,99
3,17
3,36
3,56
3,75
3,97
4,21
мм
рт. ст.
19,8
21,1
22,4
23,8
25,2
26,7
28,1
29,8
31,6
Для определения эквивалента проводят электролиз вещества. Суть
метода основывается на законе, открытом Фарадеем: количество вещества, прореагировавшего на электроде при протекании единицы количества электричества, прямо пропорционально его электрохимическому эквиваленту. Молярную массу эквивалента рассчитывают по
формуле:
mF
Мэ 
,
I
где m – масса окисленного вещества, г;
I – сила тока, А;
F – число Фарадея, равное 96500 Кл/моль экв;
 – время, с.
4 Титрование
Метод анализа основан на измерении количества реагента, необходимого для взаимодействия с определяемым компонентом в растворе
или газовой фазе. Раствор или газовую смесь с точно известной концентрацией реагента (титрант) постепенно добавляют к анализируемой
смеси, контролируя объем (или массу) титранта. Эта операция называется титрованием.
ПРИЛОЖЕНИЕ
СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
В
1. Ахметов Н. С. Общая и неорганическая химия.- М.: Высшая
школа, 1975, 1981, 1987.
Таблица 1 - Варианты домашних заданий
№
варианта
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
Номера задач
9
24
23
1
15
16
2
3
14
4
22
12
13
35
20
5
34
21
11
10
31
6
28
7
36
64
40
55
45
37
39
43
54
42
49
44
63
38
62
61
41
58
46
60
51
50
53
57
65
96
67
68
75
89
86
110
70
112
101
73
91
88
71
76
65
85
75
70
91
112
110
89
103
72
100
74
95
80
66
102
114
79
85
77
111
109
108
99
78
69
98
90
111
81
82
83
115
160
116
150
135
140
119
146
122
121
142
113
167
166
154
164
144
141
143
150
161
131
128
151
168
117
125
134
145
118
165
120
126
163
158
130
123
124
148
127
136
156
117
120
118
168
126
130
№
вари
анта
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45
46
47
48
2. Коттон Ф., Уилкинсон Дж. Основы неорганической химии:
Пер. с англ.- М.: Мир, 1979.
Номера задач
17
26
18
29
30
25
27
19
33
32
8
24
9
1
16
20
11
3
34
14
4
12
5
10
47 71 97 157
56 86 106 147
48 96 94 152
52 67 84 129
59 68 104 162
42 73 105 159
38 76 107 133
40 88 92 153
37 65 87 137
54 70 93 132
44 75 69 138
45 71 109 155
64 76 114 139
46 91 72 143
39 67 100 121
58 73 77 122
41 68 66 166
43 85 80 142
61 86 74 146
60 88 103 135
36 89 95 141
63 112 79 144
62 96 102 119
55 110 79 146
134
136
148
165
123
124
145
127
125
158
165
156
125
124
148
145
130
156
136
134
168
127
120
117
3. Карапетянц М. Х., Дракин С. И.Общая и неорганическая химия.- М.: Химия, 1981.
4. Некрасов Б. В. Основы общей химии. - Т. 1, 2. - М.: Химия,
1973.
5. Зайцев О. С. Общая химия. Состояние веществ и химические
реакции. - М.: Химия, 1990.
6. Лидин Р. А., Андреева Л. Л., Молочко В. А. Справочник по
неорганической химии. Константы неорганических веществ /
Под ред. Р. А. Лидина. - М.: Химия,1987.
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Основные физические величины..................................3
1 Теоретическая часть......................................................4
2 Экспериментальная часть........................................... 9
3 Задачи для домашних работ......................................13
Приложение А..............................................................22
Приложение Б...............................................................22
Приложение В...............................................................24
Список рекомендуемой литературы..........................25
Тамара Ивановна Немыкина,
Татьяна Павловна Разгоняева
ЭКВИВАЛЕНТ
Учебно-методическое пособие по неорганической химии