Задачи для самостоятельного решения

 

Эквиваленты основных классов соединений, закон эквивалентов

1. От чего зависит эквивалентная масса химического элемента?

2. Одинакова ли эквивалентная масса хрома в соединениях CrC1₃ и Cr₂(SO₄)₃ ?

3. Одинакова ли эквивалентная масса железа в соединениях FeCl₂ и FeCl₃?

4. Одинакова ли эквивалентная масса кислот H₂SO₄ и H₂SO₃? Одинаков ли фактор эквивалентности этих кислот?

5. При сгорании 500 г металла образуется 944 г оксида металла. Определить эквивалентную массу металла.

6. эквивалентная масса трехвалентного металла равна 9 г/моль. Вычислить атомную массу металла.

7. При восстановлении водородом 10,17 г оксида двухвалентного металла образовалось 2,25 г Н₂О, эквивалентная масса которой равна 9 г/моль. Вычислить эквивалентную массу оксида, металла и атомную массу металла.

8. Медь образует два оксида. На определенное количество меди при образовании первого оксида пошло вдвое больше кислорода, чем при образовании второго. Каково отношение валентности меди в первом оксиде к ее валентности во втором?

9. Определить эквивалентные массы металла и серы, если 3,24 г металла образуют 3,48 г оксида и 3,72 г сульфида.

10. На восстановление 1,80 г оксида металла израсходовано 883 мл водорода, измеренного при нормальных условиях. Вычислить эквивалентные массы оксида и металла.

11. При растворении 1,11 г металла в кислоте выделилось 404,2 мл водорода, измеренного при 19^оС и 770 мм ртутного столба. Вычислить эквивалентную и атомную массы металла, если металл двухвалентен.

12. Мышьяк образует два оксида, из которых один содержит 65,2 % (мас.) As, а другой - 75,7 % (мас.) As. Определить эквивалентные массы мышьяка в обоих случаях.

13. Вычислить валентность мышьяка в соединении его с серой, в котором на 1 г мышьяка приходится 1,07 г серы, эквивалентная масса которой 16.

14. На реакцию с 0,4375 г соли израсходовали 0,1400 г NaOH. Вычислить эквивалентную массу соли.

15. На осаждение хлорид-ионов, содержавшихся в 0,3333 г соли, израсходовали 0,5440 г AgNO₃. Вычислить эквивалентную массу соли.

16. В каком количестве вещества NaOH содержится столько же эквивалентов, сколько в 140 г КОН.

17. Вычислить эквивалентную массу Са₃(РО₄)₂, зная, что 6,2 г его прореагировали с 3,923 г H₂SO₄, эквивалентная масса которой 49,04. Чему равен фактор эквивалентности Са₃(РО₄)₂?

Эквивалент в данной химической реакции

1. Определить фактор эквивалентности H₂SO₄ в реакциях образования с раствором КОН а).КНSO₄, б). К₂SO₄.

2. Написать уравнения реакций Fe(OH)₃ c cоляной кислотой, при которых образуются следующие соединения железа: а) Fe(OH)₂С1, б) Fe(OH)С1₂, в) FeС1₃. Вычислить эквивалентные массы Fe(OH)₃ в каждой из этих реакций.

3. Избытком соляной кислоты подействовали на растворы а) Са(НСО₃)₂, б) AlOHCl₂. Написать уравнения реакций этих веществ с НС1 и определить их факторы эквивалентности.

4. Вычислить эквивалентную массу H₂SO₄ в реакциях с цинком; гидроксидом натрия, зная, что при взаимодействии H₂SO₄ с NaOH образуется кислая соль.

5. Вычислить эквивалентные массы KNO₃, CuSO₄, FeCl₃ при замещении одного, двух, трех атомов водорода.

6. Вычислить эквивалентные массы Cr₂(SO₄)₃, Ва(ОН)₂, NaOH при замещении одного, двух, трех атомов водорода.

7. Вычислить эквивалентные массы Al(OH)₃ в реакциях, выраженных уравнениями

Al(OH)₃ + Hcl ® Al(OH)₂Cl + H₂O

Al(OH)₃ + 3HNO₃ ® Al(NO₃)₃ + 3H₂O.

1. Вычислить эквивалентную массу Al₂(SO₄)₃ при взаимодействии c NaOH:

Al₂(SO₄)₃ + 6NaOH ® 2Al(OH)₃¯ + 3Na₂SO₄.

2. Вычислить эквивалентную массу KAl(SO₄)₂ при взаимодействии с КОН:

KAl(SO₄)₂ + 3KOH ® Al(OH)₃ +K₂SO₄.

10. Вычислить эквивалентную массу Са(ОН)₂ по уравнениям реакций

Са(ОН)₂+НС1 ® СаОНС1 + Н₂О,

Са(ОН)₂ + 2НС1 ® СаС1₂ + 2Н₂О.

11. Cоставить уравнения реакций между кислотами и основаниями, приводящими к образованию солей NaNO₃, NaHSO₄, NaH₂PO₄. Сравнить факторы эквивалентности кислот, участвующих в реакциях.

12. Написать уравнения реакций между кислотой и основанием, в которых фактор эквивалентности кислоты был равен 1; 1/2.

13. Вычислить эквивалентную массу СО₂ в реакциях образования с раствором NaOH: а) NaНСО₃, б) Na₂СО₃.

14. Вычислить эквивалентную массу соли KHSO₄ по уравнению реакции

KHSO₄ + BaCl₂ ® BaSO₄ + Kcl + Hcl.

15. Вычислить эквивалентную массу основной соли Cu(OH)Cl по уравнению реакции

Cu(OH)Cl + H₂S ® CuS + Hcl + H₂O.

 

СОСТАВ РАСТВОРОВ

Состав раствора ( в частности, содержание в нем растворенного вещества) может выражаться разными способами - как с помощью безразмерных величин (долей или процентов), так и через размерные величины - концентрации.

Массовая доля - отношение массы растворенного вещества (m_В) к массе раствора (m_Р):

w = m_В /m_Р.

Если w выражать в процентах, то w % = w × 100 %. Массовую долю, выраженную в процентах, не совсем корректно называют процентной концентрацией или процентным содержанием.

Поскольку m_p, плотность (r, г/мл) и объем (V, мл) раствора связаны уравнением

m_Р = V×r,

то

w= m_В/(r×V).

С другой стороны, m_Р= m_В+ m, где m - масса растворителя, тогда

w = m_В /(m_Р+ m).

Замечание: наиболее часто встречающаяся ошибка - несоблюдение единой системы размерностей r и V. Для того, чтобы ее избежать, указывайте размерности всех величин в арифметических выражениях.

 

Пример 1

Какая масса хлорида калия содержится в 750 мл 10 % - раствора, r которого 1,063 г/мл?

Решение

m_HCl = r×V×(w %/ 100%) = 1,063 г/мл × 750 мл× (10/100) = 79,7 г.

 

Пример 2

Какую массу НС1 следует растворить в 250 г Н₂О для получения 10 % - раствора НС1?

Решение:

Способ 1. 250 г Н₂О составляют 90 % массы раствора, а масса НС1 - 10 %, поэтому имеем пропорцию

 

250 - 90

х - 10,

откуда х =250×10/90=27,7 г.

Способ 2. По определению w = m_В /(m_Р+ m), т. е. 0,1=m_В/(250+m_В), откуда m_В = 27,7г.

 

Пример 3

В 450 г воды растворили 50 г CuSO₄×5H₂O. Вычислить процентное содержание кристаллогидрата и безводной соли в полученном растворе.

Решение

Общая масса раствора составляет 500 г. Процентное содержание кристаллогидрата находим из пропорции

500 г раствора - 100 %

50 г растворенного вещества - х %,

откуда х = (50 г × 100 %) / 500 г = 10 %=w(CuSO₄×5H₂O)%.

Мольная масса CuSO₄×5H₂O равна М(CuSO₄)+5×M(H₂O)= =160+5×18=250 г/моль, а мольная масса CuSO₄ - 160 г/моль. Следовательно, массовая доля CuSO₄ в CuSO₄×5H₂O составляет 160/250=0,64, тогда масса СuSO₄ в 50г CuSO₄×5H₂O равна 50×0,64=32 г, а процентное содержание CuSO₄ в полученном растворе составляет w(CuSO₄)%=(32 г/500 г)×100 % = 6,4 %.

 

Молярная концентрация (молярность, С_м) - отношение количества растворенного вещества (n, моль) к объему раствора (V, л), в котором содержится это количество вещества:

С_м = n/V.

В текстах молярную концентрацию сокращенно указывают числом, после которого стоят буква М и формула растворенного вещества. Так, 3 М НС1 означает, что в каждом литре раствора содержится 3 моля НС1, т.е. С_м = 3 моль/л.

Эквивалентная концентрация (нормальность, С_н или С_э) - отношение количества эквивалентов растворенного вещества (n, моль экв, или сокращенно экв) к объему раствора, в котором растворено это вещество:

С_н = n/V.

В текстах нормальность сокращенно указывают числом, после которого стоят буква Н (или N) и формула растворенного вещества. Так, 2 Н H₂SO₄ означает раствор, в каждом литре которого содержится 2 моля эквивалентов H₂SO₄, т.е. С_н(Н₂SO₄)= 2экв/л.

Пересчет С_м в С_н и наоборот

Поскольку С_н = n/V=(m/Э)/V, а Э = М×f, то С_н = (m/M)/(V×f) = С_м/f, т.е.

С_н=С_м/f или С_м=С_н×f.

 

Пример 4

Чему равна молярность 0,2 Н раствора Сr₂(SO₄)₃?

Решение

С_м = C_н×f, f = 1/6 Þ С_м= 0,2×1/6 = 0,0333 M

 

 

Пересчет С_н и С_м в массовую долю и обратно

Поскольку w = m_В/m_Р Þ m_В = w×m_Р,

n = m_В/M Þ n = w×m_Р/M (1)

С другой стороны,

С_м = (m_В/M)/V = n/V Þ n= C_м×V=C_м×(m_Р/r). (2)

Объединяя формулы (1) и (2), получим

w = С_м×M/r или C_м = w×r/M