Как рассчитать молярную массу и молярную концентрацию эквивалента, молярную

 

 

Вычисление молярной концентрации вещества

 

Задача 338.
На нейтрализацию 31 мл 0,16 н. раствора щелочи требуется 217 мл раствора Н2SO4. Чему равны молярная концентрация эквивалента Н2SO4?
Решение:
Из закона эквивалентов следует, что объемы реагирующих и образующихся веществ пропорциональны молярным концентрациям их эквивалентов. Для любых двух веществ, связанных законом эквивалентов, можно записать:

Сн(А) . V(А) = Cн(В) . V(В), где

Сн(А) и Cн(В) - эквивалентные концентрации веществ А и В;
V(А) и V(В) - объемы растворов веществ А и В.

Тогда

Сн(А) . V(А) = Cн(В) . V(В) = Сн(щел.) . V(щел.) = Cн(Н2SO4) . V(Н2SO4);
Cн(Н2SO4) = [Сн(щел.) . V(щел.)]/V(Н2SO4) = (31 мл . 0,16 н)217 мл = 0,02286 н.

Ответ: Cн(H2SO4) = 0,02286 н.
 


Расчет молярной массы эквивалента и числа эквивалентности вещества

Задача 339.
Рассчитать молярные массы эквивалентов соединений сульфида аммония, хромовой кислоты, гидроксида калия. 
Решение:
M[(NH4)2S] = 68,154 г/моль;
M(H2CrO4) = 118 г/моль;
M(KOH) = 56,106 г/моль.
1. Эквивалентное число (фактор эквивалентности) Z для (NH4)2S равно произведению числа NH4(+) в ее составе и заряду иона NH4(+)

Z[(NH4)2S] = n(NH4(+) · [З.И.(NH4(+)] = 2 . 1 = 2.

Тогда

MЭ[(NH4)2S] = M[(NH4)2S]/Z[(NH4)2S] = 68,154/2 = 34,077 г/моль.

2. Эквивалентное число Z для кислоты равно числу катионов водорода в ее составе, или ее основности:

Z(кислоты) = n(Н+) = Z(H2CrO4) = 2.

Тогда

МЭ(H2CrO4) = М(H2CrO4)/Z(H2CrO4) = 118/2 = 59 г/моль.

3. Эквивалентное число (фактор эквивалентности)  Z для основания равно числу гидорксогрупп в его составе, или его кислотности:

Zоснования = n(ОН) = кислотности = 1. 
                
Тогда

МЭ(KOH) = М(KOH)/Z(KOH) = 56,106/1 = 56,106 г/моль.


Задача 340.
16,25 г цинка вытесняют из соли никеля 14,75 г металла. Рассчитать молярную массу эквивалента никеля. 
Решение:
Из закона эквивалентов следует, что массы реагирующих и образующихся веществ пропорциональны молярным массам их эквивалентов. Для любых двух веществ, связанных законом эквивалентов, можно записать:

m1/M(Э)1 = m2/M(Э)2, где

m1 и m2 – массы реагентов и (или) продуктов реакции, г;
M(Э)1 и m2/M(Э)2 - молярные массы эквивалентов реагентов и (или) продуктов реакции, г/моль.

Известно, что fЭ(Zn) = 1/2, а MЭ(Zn) = M(Zn) . fЭ(Zn) = 65,38  1/2 = 32,69 г/моль.

Рассчитаем молярную массу эквивалента никеля, получим:

m1/M(Э)1 = m2/M(Э)2;
m(Zn)/MЭ(Zn) = m(Ni)/MЭ(Ni);
MЭ(Ni) = [m(Ni) . MЭ(Zn)]/m(Zn) = (14,75 . 32,69)/16,25 = 29,67 г/моль.

Ответ: MЭ(Ni) = 29,67 г/моль.


Задача 341.
При реакции 1,525 г сурьмы соединяются с 1.00 г серы. Вычислить молярную массу эквивалента сурьмы, исходя из молярной массы эквивалента серы, равной 16 г/моль
Решение:
Согласно закону эквивалентов имеем формулу:

m(Sb)/m(S) = МЭ(Sb)/МЭ(S).

Отсюда

МЭ(Sb) = [m(Sb) * МЭ(S)]/m(S) = (1.525 * 16)/1 = 24,4 г/моль.

Ответ: 24,4 г/моль.


Задача 342.
Чему равно число эквивалентности и молярная масса эквивалентов сульфата бериллия в реакциях со щелочью, идущих с образованием Be(OH)2 , (BeOH)2SO4 и Na2[Be(OH)4]?
Решение:
М(BeSO4) = 105 г/моль.
Фактор эквивалентности (fЭ) соли определяется по формуле:

fЭ(соли) = 1/[n(Ме . В(Ме)] = 1/[n(А) . В(А)], где 

n(Ме) – число атомов металла (индекс в химической формуле соли);
В(Ме) – валентность металла; n(А) – число кислотных остатков;
В(А) – валентность кислотного остатка.

Молярная масса эквивалента (МЭ) сложного вещества в реакциях определяется по формуле:

МЭ(соли) = fЭ(соли) . fЭ(соли), где

fЭ(соли) - фактор эквивалентности соли в реакции; М(соли) - молярная масса соли.

Между BeSO4 и NaОН могут происходить разные реакции. При этом сульфат бериллия будет иметь разные значения фактора эквивалентности, а гидроксид натрия во всех реакциях будет иметь одно значение фактора эквивалентности равное 1 [fЭ(NaOH) = 1/1 = 1]:

а) BeSO4 + 2NaOH = Be(OH)2↓ + Na2SO4 
В ходе этой реакции две гидроксильные группы присоединяет Ве2+, иначе, в реакцию вступают два иона ОН-. Тогда по определению эквивалентом BeSO4 будет являться условная частица 1/2BeSO4, т.к. если одна молекула BeSO4 присоединяет два иона ОН-, то один ион ОН- присоединяет половина молекулы BeSO4.
С другой стороны, на реакцию с одной молекулой сульфата бериллия щелочь отдает два иона ОН, следовательно, один ион ОН– потребуется на взаимодействие с 1/2 молекулы кислоты. Эквивалентом сульфата бериллия является условная частица 1/2BeSO4, а эквивалентом щелочи частица NaОН. Следовательно, fЭ[Ba(OH)2] = 1/2.

Тогда 

МЭ(соли) = fЭ(соли) . fЭ(соли) = МЭ(BeSO4) = fЭ(BeSO4) . fЭ(BeSO4) = 1/2 . 105 = 52,5 г/моль.

б) 2BeSO4 + 2NaOH = (ВеOH)2SO4 + Na2SO
В ходе этой реакции одну гидроксильную группу присоединяет Ве2+, иначе, в реакцию вступают один ион ОН-. Тогда по определению эквивалентом BeSO4 будет являться условная частица 1BeSO4, т.к. если одна молекула BeSO4 присоединяет один ион ОН-, то один ион ОН- присоединяет одна молекулы BeSO4.
С другой стороны, на реакцию с одной молекулой сульфата бериллия щелочь отдает один ион ОН, следовательно, один ион ОН потребуется на взаимодействие с 1/1 молекулы кислоты. Эквивалентом сульфата бериллия является условная частица 1/1BeSO4, а эквивалентом щелочи частица NaОН. Следовательно, fЭ[Ba(OH)2] = 1/1 = 1.

Тогда 

МЭ(соли) = fЭ(соли) . fЭ(соли) = МЭ(BeSO4) = fЭ(BeSO4) . fЭ(BeSO4) = 1 . 105 = 105 г/моль.

в) Be(OH)2 + 2NaOH = Na2[Be(OH)4
В ходе этой реакции одну четыре гидроксильные группы присоединяет Ве2+, иначе, в реакцию вступают четыре иона ОН-. Тогда по определению эквивалентом BeSO4 будет являться условная частица 1/4BeSO4, т.к. если одна молекула BeSO4 присоединяет четыре иона ОН-, то четыре иона ОН- присоединяет одна молекулы BeSO4.
С другой стороны, на реакцию с одной молекулой сульфата бериллия щелочь отдает четыре иона ОН, следовательно, один ион ОН потребуется на взаимодействие с 1/4 молекулы кислоты. Эквивалентом сульфата бериллия является условная частица 1/4BeSO4, а эквивалентом щелочи частица NaОН. Следовательно, fЭ[Ba(OH)2] = 1/4.

Тогда 

МЭ(соли) = fЭ(соли) . fЭ(соли) = МЭ(BeSO4) = fЭ(BeSO4) . fЭ(BeSO4) = 14 . 105 = 26,25 г/моль.


Вычисление электрохимического эквивалента металла в растворе соли

Задача 344.
Вычислите электрохимические эквиваленты меди в растворе CuSO4, никеля в растворе NiCl2, железа в растворе FeCl3, кадмия в растворе CdSO4.
Решение:
Эквивалент – это реальная или условная частица, которая в кислотно-основных реакциях присоединяет (или отдает) один ион Н+ или ОН–, в окислительно-восстановительных реакциях принимает (или отдает) один электрон, реагирует с одним атомом водорода или с одним эквивалентом другого вещества.
Фактор эквивалентности - f - часть частицы, составляющей один эквивалент; f принимает значение 1, 1/2, 1/3, и т.д. Показатель эквивалентности Z = 1/f (он равен стехиометрической валентности).
Фактор эквивалентности элемента в ввеществе определяется по формуле:

fЭ = 1/B(Э), где

B(Э) - валентность металла.

Тогда

а) fЭ(Cu)CuSO4 = 1/B(Э) = 1/2;
б) fЭ(Ni)NiCl2 = 1/B(Э) = 1/2;
в) fЭ(Fe)FeCl3 = 1/B(Э) = 1/3;
г) fЭ(Cd)CdSO4 = 1/B(Э) = 1/2.