Химический эквивалент. Лекция 2

Фактор эквивалентности (fэ) – число, обозначающее какая доля реальной частицы вещества Х эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основной реакции или одному электрону в реакции окисления-восстановления.
Для простых веществ fэ(Х) =
где В – валентность элемента.

Пример.
Определите фактор эквивалентности
для магния.
fэ(Mg) =
=
Пример.
Определите фактор эквивалентности
для серы в MgS O4.
6+
fэ(S) =
=

Молярная масса эквивалента вещества (Мэ(Х)) – масса одного моля эквивалента этого вещества, равная произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества Х.
Мэ(Х) = fэ(Х)М(Х)
[кг/моль, г/моль]

Пример. Определите молярную массу эквивалента хрома в Cr 2S3.
3+
fэ(Сr) =
=
Мэ(Cr) =
⋅52 = 17,3 г/моль

Если одно из реагирующих веществ или продуктов реакции (участников реакции) - газ, то для него вводится понятие эквивалентный объем вещества (Vэ(Х)).
Рассчитывается на основании закона Авогадро:
1 моль газа массой М(Х) занимает объем 22,4 л
1 эквивалент газа массой Мэ(Х) занимает объем Vэ(Х)
Отсюда Vэ(Х) =
где Мэ(Х) – молярная масса эквивалента вещества, М(Х) – молярная масса вещества.
[л/моль]

Например, при нормальных условиях
(P=760 мм.рт.ст., t = 0 оС) 1 моль эквивалентов водорода занимает объем, равный
Vэ(H2) =
= 11,2 л/моль
Vэ(Х) =
fэ(H2) =
=
Мэ(H2) =
fэ(H2)⋅M(H2)= 0,5 ⋅ 2=1 = 1 г/моль
Vэ(H2) =
= 11,2 л/моль

Например, при нормальных условиях 1 моль эквивалентов кислорода занимает объем, равный
Vэ(О2) =
= 5,6 л/моль
Vэ(Х) =
fэ(О2) =
Мэ(О2) =
⋅32 = 8 г/моль
М(О2) =
2⋅16 = 32 г/моль
=
Vэ(O2) =
= 5.6 л/моль

Закон эквивалентов
В химических реакциях вещества, взаимодействующие между собой, и образующиеся продукты реакции имеют равные эквивалентные количества.
а А+b B=c C+d D
nэ(А)=nэ(B)=nэ(C)=nэ(D)
Так как
, то
Эквивалентное количество вещества nэ(Х) – количество одного моля эквивалента вещества:

Закон эквивалентов – массы реагирующих веществ пропорциональны молярным массам эквивалентов этих веществ (для твердых и жидких веществ), а объемы – эквивалентным объемам (для газообразных веществ).

Если известно, что одно из веществ газ, то закон эквивалентов записывается в виде:
где m1, m2, Мэ(1), Мэ(2) – массы и молярные массы эквивалентов реагирующих веществ; V2, Vэ(2) – объем и эквивалентный объем газообразного вещества.

Пример. При сгорании 5г металла образуется 9,44 г оксида металла. Рассчитайте молярную массу эквивалента металла.
xМе + y/2 О2 = МехОу
5 г
9,44 – 5=
=4,44 г
Мэ(Ме) = 9 г/моль
Мэ(О) = 8 г/моль

Определение фактора эквивалентности и молярной массы эквивалента сложных веществ по их формулам.
Оксиды
fэ(оксида) =
где В – валентность элемента, n – число атомов элемента, М(оксида) – молярная масса оксида.
Мэ(оксида) = fэ(оксида)⋅М(оксида),

Например. fэ(Al3+2O3) =
=
=
Мэ(Al2O3) = fэ(Al2O3)⋅М(Al2O3) =
⋅102 = 17 г/моль

Кислоты
где n – основность кислоты (число катионов водорода, способных замещаться на катионы металла),
М (кислоты) – молярная масса кислоты.
Мэ(кислоты) = fэ(кислоты)⋅М(кислоты),

Например. fэ(H3PO4) =
=
Мэ(H3PO4) = fэ(H3PO4)⋅М(H3PO4) =
⋅98 = 32,7 г/моль

Основания
где n – кислотность основания
(число гидроксо-анионов,
способных замещаться на кислотные остатки),
М(основания) – молярная масса основания.
Мэ(основания) = fэ(основания)⋅М(основания),

Например. fэ(Са(OH)2) =
=
Мэ(Са(OH)2) = fэ(Са(OH)2)⋅М(Са(OH)2) =
⋅74 = 37 г/моль

Соли
fэ(соли) =
где Z – суммарный заряд катиона основного
остатка или анионов кислотного
остатка (Z = B⋅n), М(соли) – молярная масса соли.
Мэ(соли) = fэ(соли)⋅М(соли),
=

Например. fэ(Са3(PO4)2) =
=
=
Мэ(Са3(PO4)2) =
fэ(Са3(PO4)2)⋅М(Са3(PO4)2) =
⋅136 = 22,7 г/моль
=

Определение количества эквивалентов и
фактора эквивалентности вещества в
кислотно-основных реакциях
KOH + H3PO4 = KH2PO4 + H2O
K++ OH- + H++H2PO4- = K++H2PO4- +H2O
Делим коэффициенты в уравнении на количество участвующих в реакции H+ или X+, т.е. делим на 1:
1 KOH+ 1H3PO4 = 1 KH2PO4 +1 H2O
Полученные коэффициенты в уравнении и есть значения эквивалентов (фактора эквивалентности) для каждого участника реакции:
fэ (КОН)=1; f э (Н3РО4)=1; f э (КН2РО4)=1; f э (Н2О)=1

H3PO4 + 2KOH = K2HPO4 + 2H2O
2K++ 2OH- + 2H++HPO42- = 2K++HPO42- +2H2O
Делим коэффициенты в уравнении на количество участвующих в реакции H+ или X+, т.е. делим на 2:
1/2H3PO4 + 1 KOH = 1/2K2HPO4 + 1H2O
fэ (КОН)=1; f э (Н3РО4)=1/2; f э (КН2РО4)=1/2; f э (Н2О)=1
(примечание: 0

H3PO4 + 3KOH = K3PO4 + 3H2O
Делим коэффициенты в уравнении на количество участвующих в реакции H+ или X+, т.е. делим на 3:
fэ (КОН)=1; f э (Н3РО4)=1/3; f э (КН2РО4)=1/3; f э (Н2О)=1
3K++ 3OH- + 3H++PO43- = 3K++PO43- +3H2O
1/3H3PO4 + 1KOH = 1/3K3PO4 + 1H2O