Основные химические понятия и законы химии. (Часть 2)

Наиболее распространенные уравнения и законы, используемые в химических расчетах.
Уравнение Менделеева- Клапейрона.
С помощью уравнения состояния идеального газа или уравнения Менделеева- Клапейрона можно произвести любые расчеты для газовых систем при условиях отличных от нормальных:
PV = n·RT или PV = (m/M)·RT
где Р – давление газа, кПа; V – его объем, л; Т – температура, К; m – физическая масса газа,г; М – его молярная масса, г/моль;
R – коэффициент пропорциональности, называемый
универсальной газовой постоянной Ридберга,
равный R = 8,314 Дж/моль·К

Закон эквивалентов И. Рихтера.
Согласно закону эквивалентов И. Рихтера вещества взаимодействуют между собой в количествах, попорциональных их эквивалентам.
Для реакции: ? + ? = ??,
математическое выражение закона эквивалентов запишется так:
Где: m(A) и m(B) – физические массы реагентов, вступивших в реакцию, , выражается в г.
Мэ (A) и Мэ (В) - молярные массы эквивалентов реагентов, вступивших в реакцию, выражается в г/моль.
Mэ (О)=8г/моль

Для газообразных веществ вместо молярной массы эквивалента можно использовать эквивалентный объем Vэ, л/моль.
Для реакции ? + ?(г) = ??,
математическое выражение закона эквивалентов можно записать так:
При нормальных условиях:
?э(?2)= 11,2 л
?э(?2) = 5,6 л
?э(?l2) = 11,2 л.

V0- объем газообразного реагента, измеренного при нормальных условиях.
Приведение газа к нормальным условиям обеспечивает объединенный газовый закон Шарля:
Где:
Р, V и Т – параметры состояния газа при любых условиях;
Р0, ?0, ?0 – параметры состояния этого же газа при нормальных условиях, т.е. при температуре ?0 =273 К и давлении Р0 =101325 Па.

Из закона эквивалентов следует:
M( простого вещества)=Mэ(прост. вещества) ·b
b –валентность простого вещества.
Mэ(ЭxОy)= Мэ(Э) + Мэ(О)
ЭxОy - оксид элемента (Э)

Пример1. Определите давление газа в сосуде емкостью 10 л при температуре 1000С, если в этот сосуд поместили 10 г аммиака (NH3).
M(N)=14г/моль, M(H)=1г/моль,
Дано:
V(NH3)=10л
t= 1000С
m (NH3)=10г
Найти: p(NH3) - ?

Решение:
С помощью уравнения состояния идеального газа или уравнения Менделеева- Клапейрона можно произвести любые расчеты для газовых систем при условиях отличных от нормальных:
pV=nRT n=m/M
pV = (m/M)·RT
p= (m·RT)/V·M
M (NH3)=17г/моль T=100+273=373K
p=(10· 8,314 · 373)/10·17=182,4кПа
Ответ:p=182,4кПа

Решите самостоятельно следующую задачу:
Оксид углерода (4) (CO2) находится в сосуде емкостью 20 л при температуре 22 0С и давлении 500 кПа. Определите массу газа в сосуде при заданных условиях. M(C)=12г/моль, M(O)=16г/моль,

Пример1.
При сгорании металла (3) массой 3,00 г образовался его оксид массой 5,67 г. Определите молярную массу эквивалента. Какой это металл?
Дано:
m(Me)=3г
b(Me)=3
m(Me2O3)=5,67г
Найти: Mэ(Ме)-?
Ме-?

Решение:
Согласно условию задачи в реакции образования оксида реагентами являются металл и кислород. Запишем закон эквивалентов:

Решите самостоятельно следующую задачу:
При сгорании металла (3) массой 6,00 г образовался его оксид (Me2O3)массой 11,34 г. Определите молярную массу эквивалента, какой это металл?

Пример2.Определите молярную массу эквивалента металла (3), если 0,5 г этого металла вытесняют из раствора кислоты 600 мл водорода (H2) (объем измерен при нормальных условиях). Какой это металл?
Дано:
m(Me)=0,5г
b(Me)=3
V0(H2)=600мл
Найти: Mэ(Ме)-?
Ме-?

Решение
Записываем закон эквивалентов , учитывая что в результате реакции выделяется газообразный водород:

Решите самостоятельно следующую задачу:
Определите молярную массу эквивалента металла (3), если 1,0 г этого металла вытесняют из раствора кислоты 1,2 л водорода (H2) (объем измерен при нормальных условиях). Установите, какой это металл.
Для реакции с 9,58 г металла (4) потребовалось 8,96 л хлора (Cl2)(объем измерен при нормальных условиях). Определите молярную массу эквивалента металла. Какой это металл.

Пример3.Определите молярную массу эквивалента металла (3), если 0,5 г его вытесняют из раствора кислоты 132 мл водорода, измеренного при температуре 22 0С и давлении 500 кПа.
Дано:
m(Me)=0,5г
b(Me)=3
V(H2)=132мл
t= 22 0С
P=500 кПа
Найти: Mэ(Ме)-?
Ме-?

Решение
Запомните: при нормальных условиях t0=0C, T=t+273, следовательно, T0=273K, p0=101,325кПа

Решите самостоятельно следующую задачу:
Металл массой 0,5 г вытеснил из раствора кислоты 198 мл водорода, измеренного при температуре 298 К и давлении 98 kПа. Рассчитайте молярную массу эквивалента металла и определите его, если валентность металла равна 2.

Пример4.На восстановление 16 г оксида металла (3) (Me2O3) израсходовано 5,4 г алюминия. Определите молярную массу эквивалента неизвестного металла и назовите его.
Дано:
m(Me2O3)=16г
b(Me)=3
m(Al)=5,4г
Найти: Mэ(Ме)-?
Ме-?

Решение