Эквивалент, фактор эквивалентности, молярная концентрация эквивалентов
Пример 2. Вычислите молярную концентрацию эквивалентов ортофосфорной кислоты в 20%-ном растворе H3PO4, плотность которого 1,020 г/см3, учитывая уравнение H3PO4 + 3KOH = K3PO4 + 3H2O. Решение. Молярная концентрация эквивалентов вещества х (символ Сэкв(х), единица измерения моль/м3 или моль/л) определяется количеством вещества эквивалентов nэкв (х), находящихся в 1 л раствора. Молярная концентрация эквивалентов зависит от реакции, так как, одно и то же вещество в различных реакциях может иметь разные значения эквивалентного числа. 1. Рассчитываем фактор эквивалентности H3PO4 в данной реакции. Реагент КОН обменивает с одной формульной единицей 1 ФЕ (H3PO4) три гидроксильные группы ОН–, каждая их которых эквивалентна иону Н+. Следовательно, эквивалентное число Z (H3PO4) = 3, фактор эквивалентности f (H3PO4) = . 2. Рассчитываем молярную массу эквивалентов. Молярная масса эквивалентов H3PO4 равна произведению фактора эквивалентности H3PO4 на молярную массу H3PO4 (98 г/моль): Мэкв(H3PO4) = f (H3PO4) · = 1/3 · 98 = 32,66 г/моль. 3. Вычислим массу 1 л раствора, исходя из значений плотности: m = V · ρ = 1000 мл · 1,020 г/см3 = 1020 г. Содержание H3PO4 в 1 л раствора найдем из пропорции: в 100 г раствора H3PO4 содержится 20 г H3PO4; в 1020 г раствора H3PO4 содержится х г H3PO4, х = г. 4. Определим количество эквивалентов вещества H3PO4 в 1 л раствора. Количество вещества эквивалентов показывает количество вещества (в молях), в котором частицами являются эквивалентны (реальные или условные частицы вещества). Количество вещества эквивалентов H3PO4 в 1 л раствора получим делением числа граммов H3PO4 в 1 л раствора на молярную массу эквивалентов H3PO4: nэкв(Н3PO4) = моль, т.е. получим 6,25 моль вещества. Значит Сэкв (H3PO4, f = ) = 6,25 моль/л. Этот способ выражения концентрации еще называется нормальностью раствора (н) и записывается 6,25н H3PO4, т.е. 1 л этого раствора содержит 6,25 моль эквивалентов ортофосфорной кислоты.
Пример 3. Учитывая уравнение реакции KOH + H2SO4 = KHSO4 + H2O, рассчитайте фактор эквивалентности f (KOH) и f (H2SO4). Определите молярную концентрацию эквивалентов раствора серной кислоты H2SO4, если на нейтрализацию 24,5 мл кислоты потребовалось 23,0 мл раствора гидроксида калия KOH, Сэкв(KOH) = 0,15 моль/л. Решение. Растворы различной молярной концентрации эквивалентов взаимодействуют в объемах, обратно пропорциональных их молярным концентрациям эквивалентов. Зная молярную концентрацию эквивалентов одного из двух реагирующих растворов и их объемы, определяем молярную концентрацию эквивалентов второго раствора: или Сэкв(А) · Vp(A) = Cэкв(В) · Vp(B), 1. Рассчитаем фактор эквивалентности f (KOH) и f (H2SO4). Реагент KOH обменивает с одной формульной единицей 1 ФЕ H2SO4 одну гидроксильную группу ОН–, которая эквивалентна иону Н+. Следовательно, эквивалентное число Z(H2SO4) = 1, фактор эквивалентности f (H2SO4) = 1. Эквивалентное число Z(KOH) = 1, f (KOH) = 1. 2. Вычислим молярную концентрацию эквивалентов раствора H2SO4. , отсюда Сэкв(Н2SO4, Н2О, f = 1) = = = 0,14 моль/л или 0,14н H2SO4.
Пример 4. Определить массу (г) перманганата калия KMnO4, необходимую для приготовления 0,5 л 0,2н раствора, предназначенного для изучения окислительных свойств вещества в кислой среде (MnO4)– + 8H+ + 5e– = Mn2+ + 4H2O. Решение. 1. Определим фактор эквивалентности f (KMnO4). Ионно-электронное уравнение полуреакции показывает, что степень окисления марганца изменяется от +7 до +2. Одна формульная единица (MnO4)–присоединяет пять электронов, поэтому эквивалентное число Z(MnO4–) = 5. Следовательно, и эквивалентное число KMnO4 равно Z(KMnO4) = 5, фактор эквивалентности f (KMnO4) = . Молярная масса KMnO4 равна = 158 г/моль. 2. Вычислим массу KMnO4 необходимую для приготовления 0,5 л 0,2н раствора. Молярная концентрация эквивалентов Сэкв(х) равна отношению количества вещества эквивалентов nэкв(х) к объему раствора Vp: , где mx – масса вещества (г); f (x) – фактор эквивалентности; Мх – молярная масса вещества, г/моль; Vp – объем раствора (л). Отсюда можно рассчитать массу вещества: , г. Ответ: Для приготовления 0,5 л 0,2н раствора необходимо взять 3,16 г KMnO4. КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ 121. К раствору серной кислоты объемом 400 мл, плотность которого равна 1,1 г/мл, а массовая доля H2SO4 15 %, добавили воду массой 60 г. Определите массовую долю серной кислоты в полученном растворе. Ответ: 13,2%. 122. Рассчитайте молярную концентрацию (моль/л) хлорида марганца (II) MnCl2, если в 200 мл раствора содержится 2,52 г растворенного вещества. Ответ: 0,1М. 123. Рассчитайте молярную концентрацию эквивалентов (моль/л) хлорида цинка ZnCl2, в 200 мл раствора которого содержится 1,83 г этого вещества. Реакция протекает по уравнению: ZnCl2 + 4NaOH = Na2[Zn(OH)4] + 2NaCl. Ответ: 0,3 моль/л. 124.Определите массу (г) перманганата калия KMnO4, необходимую для приготовления 1,5 л 0,3н раствора, предназначенного для изучения окислительных свойств этого вещества в нейтральной среде: (MnO4)– + 3e– + 2H2O = MnO2 + 4(OH)–. Ответ: 23,7 г. 125. Вычислите титр 40%-ного раствора серной кислоты H2SO4 плотностью ρ = 1,307 г/см3. Ответ: = 0,5228 г/мл. 126. Реакция протекает по уравнению: 3Ba(OH)2 + 2H3PO4 = Ba3(PO4)2 + 6H2O. Вычислите фактор эквивалентности f (Ba(OH)2) и f (H3PO4). Определите, какой объем ортофосфорной кислоты с Сэкв (H3PO4) = 0,7 моль/л необходим для нейтрализации 30 мл раствора гидроксида бария Ba(OH)2, титр которого 0,0960 г/мл. Ответ: 48 мл. 127. Рассчитайте массу глюкозы С6Н12О6 и воды, необходимых для приготовления 200 г 5%-ного раствора. Ответ: 10 г глюкозы, 190 г воды. 128. Определите массу (г) нитрата никеля Ni(NO3)2, содержащегося в 200 мл 0,125М раствора Ni(NO3)2. Ответ: 4,6 г. 129. Реакция протекает по уравнению: Cr(NO3)3 + 3NaOH = Cr(OH)3 + 3NaNO3. Вычислите молярную концентрацию эквивалентов нитрата хрома Cr(NO3)3, в 3 л которого содержится 52,2 г этого вещества. Ответ: 0,22н. 130. Определите массу (г) дихромата калия K2Cr2O7, необходимую для приготовления 1 л 2н раствора, предназначенного для изучения окислительных свойств этого вещества в кислой среде: (Сr2O7)2– + 6e– + 14H+ = 2Cr3+ + 7H2O. Ответ: 98 г. 131. Вычислите титр раствора гидрооксида калия KOH, полученного при растворении 25 г KOH и 160 г воды, если плотность раствора равна 1,24 г/см3. Ответ: ТKOH = 0,1675 г/мл. 132. Реакция протекает по уравнению: Zn(OH)2 + 2HCl = ZnCl2 + 2H2O. Рассчитайте фактор эквивалентности f (Zn(OH)2) и f( HCl).Определите, какой объем раствора соляной кислоты HCl, Сэкв(HCl) = 0,1 моль/л необходим для нейтрализации 8 мл раствора гидроксида цинка Zn(OH)2, титр которого 0,0720 г/мл? Ответ: 112 мл. 133. Смешали 200 г 2%-ного раствора и 300 г 12%-ного раствора хлорида кальция CaCl2. Определите массовую долю СaCl2 в полученном растворе. Ответ: 8%. 134. Определите массу (г) сульфита натрия Na2SO3, необходимую для приготовления 0,4 л 0,6н раствора, предназначенного для изучения восстановительных свойств этого вещества в щелочной среде (SO3)2– + 2OH– – 2e = (SO4)2– + H2O. Ответ: 15,12 г. 135. Сколько граммов кристаллогидрата хлорида бария (BaCl2·2H2O) надо взять для приготовления раствора объемом 0,5 л, в котором массовая доля BaCl2 составляет 0,1 (10%-ный раствор)? Плотность раствора ρ = 1,090 г/см3. Ответ: 63,92 г. 136. Вычислите молярную концентрацию эквивалентов соляной кислоты в 80 мл раствора, содержащего 3,6 г НСl, вступившей в реакцию по уравнению: 2HCl + Ca(OH)2 = CaCl2 + 2H2O. Ответ: 1,2н HCl. 137. Вычислите массовую долю (%) Mn(NO3)2 в 0,57М растворе Mn(NO3)2, если плотность этого раствора равна ρ = 1,060г/см3. Ответ: 9,6 %. 138. Для проведения реакции Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + CO2 + H2O использовали раствор карбоната натрия (Na2CO3), полученный при растворении 10,6 г соли в одном литре воды. Вычислите молярную концентрацию эквивалентов карбоната натрия в растворе. Ответ: 0,2н Na2CO3. 139. Из 800 г 2%-ного раствора соляной кислоты HCl выпарили 300 г воды. Рассчитайте массовую долю (%) HCl в оставшемся после выпаривания растворе. Ответ: 3,2%. 140. Рассчитайте массу K2CO3(г), необходимую для приготовления 100 мл 10%-ного раствора (ρ = 1,0904 г/см3). Ответ: 10,9 г.
Популярное: Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Личность ребенка как объект и субъект в образовательной технологии: В настоящее время в России идет становление новой системы образования, ориентированного на вхождение... Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... ©2015-2020 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (6556)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |