Чому дорівнює еквівалент H2SO4

0 Comments

§ 12. Поняття про еквівалент та молярну концентрацію еквівалента. Обчислення молярної концентрації еквівалента

Відповідно до закону сталості складу речовини взаємодіють між собою в суворо визначених кількісних або рівноцінних (еквівалентних) співвідношеннях. Для характеристики величини мас речовин, що сполучаються одна з одною без залишку, було введено поняття «еквівалент».

Еквівалент — реальна або умовна частинка речовини, яка в хімічних реакціях рівноцінна за хімічною дією одному йону Гідрогену або групі ОН – , а в окисно-відновних реакціях — одному відданому чи прийнятому електрону.

Число, обернене до числа йонів Гідрогену (основності кислоти) або гідроксильних груп (кислотності основи), що беруть участь у кислотно-основних реакціях, або до числа відданих чи прийнятих електронів в окисно-відновних реакціях, називають фактором еквівалентності. Його позначають fекв(Х).

Це безрозмірна величина, яка менша або дорівнює одиниці. Формули для обчислення фактора еквівалентності елемента, простої речовини, неорганічних речовин основних класів, а також окисника та відновника наведено в таблиці 3.

Розрахунок фактора еквівалентності

Закінчення табл. 3

Молярна концентрація еквівалента речовини — це відношення кількості речовини еквівалента до об’єму розчину V:

Молярну концентрацію виражають у моль/л.

Кількість речовини еквівалента обчислюють за формулою

і виражають у молях.

Отже, для обчислення молярної концентрації еквівалента речовини потрібно знати її фактор еквівалентності та молярну масу.

Як визначають молярну масу еквівалента будь-якої речовини?

Молярна маса еквівалента M(fекв(X) X) речовини — це добуток фактора еквівалентності і молярної маси цієї речовини:

Атомна маса еквівалента будь-якого елемента в сполуці дорівнює добутку фактора еквівалентності цього елемента — величини, оберненої до ступеня його окиснення в сполуці, і його атомної маси. Так, атомні маси еквівалента йона Алюмінію та йона Оксигену в сполуці Al2O3 дорівнюють:

Молярна маса еквівалента алюміній оксиду Al2O3 дорівнює добутку фактора еквівалентності цього оксиду (величини, оберненої до добутку числа йонів Алюмінію на заряд його йона) та його формульної маси:

Молярна маса еквівалента кислоти — добуток фактора еквівалентності цієї кислоти (величини, оберненої до числа катіонів Гідрогену) і її молярної маси:

Молярна маса еквівалента основи — добуток фактора еквівалентності цієї основи (величини, оберненої до числа гідроксигруп) і її формульної маси:

Молярна маса еквівалента солі — добуток фактора еквівалентності цієї солі (величини, оберненої до добутку числа катіонів або аніонів на їхній заряд) та її формульної маси:

Таким чином, наприклад, якщо ортофосфатна кислота масою 19,6 г міститься в розчині об’ємом 3 л, то її молярна концентрація еквівалента дорівнює:

Обчислення молярної концентрації еквівалента розчиненої речовини

Приклади розв’язування задач

Приклад 1. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента сульфатної кислоти, 600 мл розчину якої містять 235,2 г сульфатної кислоти.

Приклад 2. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента калій гідроксиду, 800 мл розчину якого містять 280 г калій гідроксиду.

Приклад 3. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента натрій ортофосфату, 3,075 л розчину якого повністю осаджують 249,75 г кальцій хлориду з його розчину.

Приклад 4. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента хлоридної кислоти, якщо 200 мл її розчину повністю нейтралізують розчин, що містить 8 г натрій гідроксиду.

Приклад 5. Яка маса ортофосфатної кислоти необхідна для приготування 720 мл розчину з молярною концентрацією еквівалента кислоти 0,5 моль/л?

Приклад 6. До розчину алюміній сульфату об’ємом 500 мл долили розведений розчин натрій гідроксиду, у результаті чого утворився осад масою 6,84 г. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента алюміній сульфату в розчині.

Основні поняття. Еквівалент. Фактор еквівалентності. Молярна маса еквівалента речовини. Молярна концентрація еквівалента речовини.

Запитання та завдання

  • 1. Обчисліть молярну концентрацію ортофосфатної кислоти, 500 мл розчину якої містять 28 г ортофосфатної кислоти.
  • 2. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента натрій гідроксиду, розчин якого об’ємом 200 мл містить 16 г цього лугу.
  • *3. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента натрій хлориду, якщо 400 мл його розчину повністю взаємодіють з розчином, що містить 34 г аргентум(І) нітрату.
  • *4. У розчині об’ємом 250 мл міститься магній сульфат, який повністю прореагував з натрій гідроксидом масою 10 г. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента магній сульфату в розчині.
  • *5. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента сульфатної кислоти, у результаті взаємодії 0,5 л розчину якої з алюмінієм виділяється 33,6 л (н. у.) водню.

§ 12. Поняття про еквівалент та молярну концентрацію еквівалента. Обчислення молярної концентрації еквівалента

Відповідно до закону сталості складу речовини взаємодіють у певних визначених кількісних або рівноцінних (еквівалентних) співвідношеннях. Для характеристики величини мас речовин, що сполучаються одна з одною без залишку, було введено поняття «еквівалент».

Еквівалентом речовини Ζ (або еквівалентним числом) називають число реальних або гіпотетичних частинок речовини (атом, молекула, йон), кожна з яких:

а) у кислотно-основних реакціях приєднує чи відщеплює один йон Н + або ОН – ; заряд такої гіпотетичної або реальної часточки дорівнює одиниці; наприклад, натрій гідроксид відщеплює одну групу ОН – , отже, еквівалент Z(NaOH) = 1; сульфатна кислота відщеплює два йони Н + , тому Z(H2SO4) = 2;

б) в окисно-відновних реакціях приєднує або віддає один електрон; наприклад, у реакції

кожен атом Феруму віддає три електрони:

в) у складних речовинах еквівалент дорівнює одиниці сумарного заряду катіонів або аніонів, які входять до складу речовини.

У речовині Al2(SO4)3сумарний заряд катіонів Аl 3+ (3 • 2 = 6) дорівнює сумарному заряду сульфат-йонів (2 • 3 = 6), отже, Z(Al2(SO4)3) = 6.

Еквівалент — безрозмірна величина.

Число 1/Z називають фактором еквівалентності, його позначають fекв(X). Фактор еквівалентності дорівнює частці реальної частинки (молекули, атома) речовини X, що еквівалентна одному йонові Н + або ОН – у кислотно-основних реакціях або одному електрону в окисно-відновних реакціях:

Ця величина також безрозмірна.

Для натрій гідроксиду фактор еквівалентності дорівнює одиниці, fекв(NaOH) = 1, тобто одному йонові ОН – відповідає одна формульна одиниця NaOH. Для сульфатної кислоти фактор еквівалентності дорівнює 1/2. Це означає, що одному йону Н + відповідає половина молекули H2SO4. Зрозуміло, що пів молекули реально не існує, а тому говоримо про гіпотетичну частинку, половину молекули — 1/2 • H2SO4.

Молярна маса еквівалента Мекв(Х) — це маса одного моля реальних або гіпотетичних частинок речовини. Її розраховують за формулами:

де М(Х) — молярна маса речовини X.

Величина Мекв(Х) має таку саму розмірність, як і молярна маса речовини, тобто г/моль. Наприклад,

Кількість речовини еквівалента можна розрахувати за формулою

Кількість речовини еквівалента пов’язана з молярною масою речовини співвідношенням:

Наприклад, кількість речовини сульфатної кислоти масою 9,8 г дорівнює:

Молярна концентрація еквівалента — це відношення кількості речовини еквівалента до об’єму розчину:

Її можна обчислити також за формулами:

де С(Х) — молярна концентрація речовини X.

Молярну концентрацію еквівалента, як і молярну концентрацію вимірюють у моль/л.

Обчислення молярної концентрації еквівалента розчиненої речовини

Приклади розв’язування задач

Приклад 1. Розчин об’ємом 600 мл містить ортофосфатну кислоту масою 235,2 г. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента ортофосфатної кислоти.

Приклад 2. Розчин об’ємом 800 мл містить калій гідроксид масою 280 г. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента калій гідроксиду.

Приклад 3. У лабораторії необхідно приготувати розчин об’ємом 500 мл з молярною концентрацією еквівалента натрій сульфату 0,5 моль/л. Обчисліть масу натрій сульфату, що знадобиться для приготування розчину.

Приклад 4. Розчин натрій ортофосфату об’ємом 3,075 л повністю прореагував з кальцій хлоридом масою 249,75 г. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента натрій ортофосфату в розчині.

Приклад 5. Хлоридна кислота об’ємом 200 мл повністю нейтралізує натрій гідроксид масою 8 г, який міститься в розчині. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента гідроген хлориду в хлоридній кислоті.

Приклад 6. До розчину алюміній сульфату об’ємом 500 мл додали розведений розчин натрій гідроксиду, унаслідок чого утворився осад масою 6,84 г. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента алюміній сульфату в розчині.

Запитання та завдання

1. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента ортофосфатної кислоти, 500 мл розчину якої містять 28 г ортофосфатної кислоти.

2. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента натрій гідроксиду, розчин якого об’ємом 200 мл містить 16 г цього лугу.

*3. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента натрій хлориду, якщо розчин об’ємом 400 мл прореагував із розчином аргентум(І) нітрату масою 34 г.

*4. У розчині об’ємом 250 мл міститься магній сульфат, який повністю прореагував з натрій гідроксидом масою 10 г. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента магній сульфату в розчині.

*5. Обчисліть молярну концентрацію еквівалента сульфатної кислоти, 0,5 л розчину якої прореагувало з алюмінієм, унаслідок чого виділився водень об’ємом 33,6 л (н. у.).