Поделиться Поделиться

Равные объемы растворов одинаковой нормальности содержат равные эквивалентные количества растворенных веществ

Более подробно о расчетах в объемном анализе см. соответствующую тему справочника по химии: Расчеты в объемном анализе

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.Например, рассмотрим следующую реакцию:

H3PO4 + 2KOH ® K2HPO4 + 2H2O.

В ходе этой реакции только два атома водорода замещаются на атомы калия, иначе, в реакцию вступают два иона Н+ (кислота проявляет основность 2). Тогда по определению эквивалентом H3PO4 будет являться условная частица 1/2H3PO4, т.к. если одна молекула H3PO4 предоставляет два иона Н+, то один ион Н+ дает половина молекулы H3PO4.

С другой стороны, на реакцию с одной молекулой ортофосфорной кислотой щелочь отдает два иона ОН, следовательно, один ион ОН потребуется на взаимодействие с 1/2 молекулы кислоты. Эквивалентом кислоты является условная частица 1/2Н3РО4, а эквивалентом щелочи частица КОН.

Число, показывающее, какая часть молекулы или другой частицы вещества соответствует эквиваленту, называется фактором эквивалентности (fЭ).Фактор эквивалентности – это безразмерная величина, которая меньше, либо равна 1. Формулы расчета фактора эквивалентности приведены в таблице 1.1.

Таким образом, сочетая фактор эквивалентности и формульную единицу вещества, можно составить формулу эквивалента какой-либо частицы, где фактор эквивалентности записывается как химический коэффициент перед формулой частицы:

fЭ (формульная единица вещества) º эквивалент

В примере, рассмотренном выше, фактор эквивалентности для кислоты, соответственно, равен 1/2, а для щелочи КОН равен 1.

Между H3PO4 и КОН также могут происходить и другие реакции. При этом кислота будет иметь разные значения фактора эквивалентности:

H3PO4 + 3KOH ® K3PO4 + 3H2O fЭ(H3PO4) = 1/3

H3PO4 + KOH ® KН2PO4 + H2O fЭ(H3PO4) = 1.

Следует учитывать, что эквивалент одного и того же вещества может меняться в зависимости от того, в какую реакцию оно вступает. Эквивалент элемента также может быть различным в зависимости от вида соединения, в состав которого он входит. Эквивалентом может являться как сама молекула или какая-либо другая формульная единица вещества, так и ее часть.

Таблица 1.1 – Расчет фактора эквивалентности

Частица Фактор эквивалентности Примеры
Элемент Равные объемы растворов одинаковой нормальности содержат равные эквивалентные количества растворенных веществ - Инвестирование - 1 , где В(Э) – валентность элемента Равные объемы растворов одинаковой нормальности содержат равные эквивалентные количества растворенных веществ - Инвестирование - 2 Равные объемы растворов одинаковой нормальности содержат равные эквивалентные количества растворенных веществ - Инвестирование - 3
Простое вещество Равные объемы растворов одинаковой нормальности содержат равные эквивалентные количества растворенных веществ - Инвестирование - 4 , где n(Э) – число атомов элемента (индекс в химической формуле), В(Э) – валентность элемента fЭ(H2) = 1/(2×1) = 1/2; fЭ(O2) = 1/(2×2) = 1/4; fЭ(Cl2) = 1/(2×1) = 1/2; fЭ(O3) = 1/(3×2) = 1/6
Оксид Равные объемы растворов одинаковой нормальности содержат равные эквивалентные количества растворенных веществ - Инвестирование - 4 , где n(Э) – число атомов элемента (индекс в химической формуле оксида), В(Э) – валентность элемента fЭ(Cr2O3) = 1/(2×3) = 1/6; fЭ(CrO) = 1/(1×2) = 1/2; fЭ(H2O) = 1/(2×1) = 1/2; fЭ(P2O5) = 1/(2×5) = 1/10
Кислота Равные объемы растворов одинаковой нормальности содержат равные эквивалентные количества растворенных веществ - Инвестирование - 6 , где n(H+) – число отданных в ходе реакции ионов водорода (основность кислоты) fЭ(H2SO4) = 1/1 = 1 (основность равна 1) или fЭ(H2SO4) = 1/2 (основность равна 2)
Основание Равные объемы растворов одинаковой нормальности содержат равные эквивалентные количества растворенных веществ - Инвестирование - 7 , где n(ОH) – число отданных в ходе реакции гидроксид-ионов (кислотность основания) fЭ(Cu(OH)2) = 1/1 = 1 (кислотность равна 1) или fЭ(Cu(OH)2) = 1/2 (кислотность равна 2)
Соль Равные объемы растворов одинаковой нормальности содержат равные эквивалентные количества растворенных веществ - Инвестирование - 8 , 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 fЭ(Cr2(SO4)3) = 1/(2×3) = 1/6 (расчет по металлу) или fЭ(Cr2(SO4)3) = 1/(3×2) = 1/6 (расчет по кислотному остатку)
Частица в окислительно-восстано­вительных реакциях Равные объемы растворов одинаковой нормальности содержат равные эквивалентные количества растворенных веществ - Инвестирование - 9 , где Равные объемы растворов одинаковой нормальности содержат равные эквивалентные количества растворенных веществ - Инвестирование - 10 – число электронов, участвующих в процессе окисления или восстановления Fe2+ + 2 Равные объемы растворов одинаковой нормальности содержат равные эквивалентные количества растворенных веществ - Инвестирование - 11 ® Fe0 fЭ(Fe2+) =1/2; MnO4 + 8H+ + 5 Равные объемы растворов одинаковой нормальности содержат равные эквивалентные количества растворенных веществ - Инвестирование - 11 ® ® Mn2+ + 4H2O fЭ(MnO4) = 1/5
Ион Равные объемы растворов одинаковой нормальности содержат равные эквивалентные количества растворенных веществ - Инвестирование - 13 , где z – заряд иона fЭ(SO42–) = 1/2

Пример.Определите фактор эквивалентности и эквивалент у солей: а) ZnCl2, б) КНСО3, в) (MgOH)2SO4.

Решение: Для расчетов воспользуемся формулами, приведенными в таблице 1.1.

а) ZnCl2 (средняя соль):

Равные объемы растворов одинаковой нормальности содержат равные эквивалентные количества растворенных веществ - Инвестирование - 14 .

fЭ(ZnCl2) = 1/2, поэтому эквивалентом ZnCl2 является частица 1/2ZnCl2.

б) КНСО3 (кислая соль):

Равные объемы растворов одинаковой нормальности содержат равные эквивалентные количества растворенных веществ - Инвестирование - 15 .

fЭ(КНСО3) = 1, поэтому эквивалентом КНСО3 является частица КНСО3.

в) (MgOH)2SO4 (основная соль):

Равные объемы растворов одинаковой нормальности содержат равные эквивалентные количества растворенных веществ - Инвестирование - 16 .

fЭ( (MgOH)2SO4 ) = 1/2, поэтому эквивалентом (MgOH)2SO4 является частица 1/2(MgOH)2SO4.


Задача 5.

Рассчитайте, сколько миллилитров крепкого раствора I нужно взять, чтобы путем разбавления его водой приготовить заданный объем раствора II указанной концентрации.

Вариант Раствор I Раствор II
вещество концентрация ρ, г/мл объем, мл концентрация ρ, г/мл
Н3РО4 ω = 10% 1,053 сэк = 0,1 моль/л -
СаС12 сэк = 0,1 моль/ л - Т = 0,001 г/мл -
А1С13 сэк = 0,1 моль/л - с = 0,01 моль/л -
КОН с = 2 моль/л 1,095 ω = 4% 1,035
ВаС12 Т = 0,02 г/мл - сэк = 0,1 моль/л -
CuSO4 сэк = 0,2 моль/л - с = 0,05 моль/л -
H2SO4 ω = 15% 1,12 ω = 8% 1,055
Na2CO3 с = 1,0 моль/л - Т = 0,001 г/мл -
A1(NO3)2 сэк = 0,5 моль/л - с = 0,1 моль/л -
NaOH ω = 5% 1,055 сэк = 0,09 моль/л -
Ca(NO3)2 Т = 0,2 г/мл - с = 1,1 моль/л -
CdCl2 с = 0,1 моль/л - T = 0,001 г/мл -
HC1 ω = 20% 1,100 сэк = 0,1 моль/л -
CoCl2 с = 0,5 моль/л - сэк = 0,2 моль/л -
CrCl3 Т = 0,01 г/мл - с = 0,01 моль/л -
HNO3 ω = 20% 1,115 с = 0,01 моль/л -
FeCl3 сэк = 0,5 моль/л - Т = 0,005 г/мл -
K2CO3 с = 0,05 моль/л - сэк = 0,03 моль/л -
KOH Т = 0,2 г/мл - ω = 10% 1,095
K2S сэк = 4 моль/л - с = 0,5 моль/л -
Mg(NO3)2 с = 3 моль/л - сэк = 0,5 моль/л -
H2SO4 ω = 96% 1,840 10 000 T = 0,01 г/мл -
Na2S сэк = 2,5 моль/л - с = 0,5 моль/л -
K2SO4 с = 0,6 моль/л - сэк = 1 моль/л -
NaOH T = 0,1 г/мл - ω = 5% 1,055

TV=m=CVM

m раствора=плотность*объем

mв-ва=m раствора*w

mв-ва=mр-ра*w

Vр-ра=mр-ра/плотность

Ceq = С
-----
feq

, моль/л

Таблица 1.1 – Расчет фактора эквивалентности

← Предыдущая страница | Следующая страница →