Определение z* и расчет МЭ простых и сложных веществ

Определение z* и расчет МЭ простых и сложных веществ

 

Тип реакции	Вещество	Определение числа эквивалентности z*	Формула для расчета МЭ	Пример
Не участвует в реакции	Оксид	, где В – валентность элемента; N – число атомов элемента		Na2O: ,  г/моль
	Соль	, где – число катионов; – заряд катиона		AlCl3: , г/моль
	Основание	т. е. число ионов OH–, способных замещаться на анионы		Ca(OH)2: , г/моль
	Кислота	то есть число ионов H+, способных замещаться на катионы		H2SO4: , г/моль
Ионного обмена	Любое	, где - число ионов Н+ или ОН–, переходящих от одного вещества к другому	или	Al(OH)3 + 2HCl = = Al(OH)Cl2 + 2H2O Для Al(OH)3: ,  г/моль

 

Продолжение табл. 1

 

Тип реакции	Вещество	Определение числа эквивалентности z*	Формула для расчета МЭ	Пример
ОВР	Любое	, где Ne – число электронов, принятых (или отданных) окислителем (или восстановителем)		Для KClO3: ,

 

Закон эквивалентов: массы реагирующих друг с другом веществ, а также массы образовавшихся продуктов пропорциональны молярным массам эквивалентов этих веществ.

Математически закон эквивалентов для условной реакции вида

А + В ® С + D

можно выразить различными способами. Например:

 

или  .                  (13)

 

Если в реакции участвуют газообразные вещества, то закон эквивалентов целесообразнее записать как соотношение объемов

 .                                     (13а)

Наконец, когда один из участников реакции – газ, а другой – твердый реагент, то формула, выражающая закон эквивалентов, принимает вид

 

.                            (13б)

 

 

Примеры решения задач

Пример 1. Определите, сколько молекул СО образуется при сгорании 4 мг углерода. Чему равна абсолютная масса одной молекулы кислорода?

 

Р е ш е н и е

 

Составим уравнение реакции горения углерода с образованием СО:

 

2С + О₂ = 2СО,

 

из которого следует, что при сгорании 2 моль углерода образует

ся 2 моль газа СО. Используем формулу (2) для определения количества моль углерода, которое будет равно числу моль СО:

 

 

Тогда число молекул оксида углерода (II) найдем по формуле (1):

N_СО = n_CO × N_A = 3, 33 × 10^-4 × 6, 02 × 10²³ = 2, 00 × 10²⁰.

 

Рассчитаем относительную молекулярную массу молекулы O₂

M_r = 2× A_r(O) = 2× 16 = 32 а. е. м.

 

Так как M_r  и масса 1 моль вещества численно равны друг

другу, то

 

.

 

Ответ: N_СО = 2× 10²⁰; .

Пример 2. Сколько моль атомов азота содержится в 1 кг нитрата аммония? Определите массовую долю азота в данной соли.

 

Р е ш е н и е

 

Определяем молярную массу нитрата аммония NH₄NO₃:

 

М = 2 A_r(N) + 4 A_r(H) + 3 A_r(O) = 2 × 14 + 4 × 1 + 3 × 16 =

= 80 г/моль.

 

Из формулы вещества NH₄NO₃ следует, что 1 моль нитрата аммония содержит 2 моль атомов азота, тогда

 

n(N) = 2 × n_{нитрата} = .

 

Массовую долю азота найдем как отношение двух А_r(N) к молярной массе NH₄NO₃:

 

 или 35 % мас.

 

Ответ: число моль атомов азота равно 25 моль; w (N) = = 35 % мас.

 

Пример 3. Выразите в молях и в граммах 6, 02 × 10²¹ молекул СО₂.

 

Р е ш е н и е

 

Находим число моль молекул СО₂:

 

 

Определяем массу 100 моль молекул диоксида углерода

 

 

Ответ: n_СО2 = 100 моль; масса CO₂ равна 4400 г.

 

 

Пример 4. Массовая доля фосфора в его оксиде равна 43, 7 % мас. Установите простейшую формулу оксида.

 

Р е ш е н и е

 

Обозначим числа атомов фосфора и кислорода в простейшей формуле оксида через х и у. А_r данных элементов равны 31 и 16. Значит, массы фосфора и кислорода в составе оксида относятся друг к другу как 31х : 16у. По условию задачи в 100 г оксида содержится 43, 7 г фосфора и (100 – 43, 7) = 56, 3 г кислорода. Следовательно,

 

31х : 16у = 43, 7: 56, 3 или х: у =  = 1, 41: 3, 52.

 

Чтобы выразить полученное соотношение целыми числами, необходимо оба значения поделить на наименьшее из них:

 

х: у =  = 1: 2, 5.

 

Поскольку дробные коэффициенты в химических формулах не употребляются, то оба члена последнего соотношения умножим на два

 

х: у = 2: 5.

 

Ответ: простейшая формула оксида фосфора Р₂О₅.

 

 

Пример 5. Вычислите относительную плотность пропана по водороду и по воздуху.

 

Р е ш е н и е

 

Используем второе следствие закона Авогадро. Тогда по формуле (4) плотности пропана (С₃Н₈) по водороду (Н₂) и воздуху соответственно равны:

 

.

 

Ответ: ; .

 

Пример 6.   При температуре 280 К в сосуде вместимостью 14 дм³ находится 8 г водорода и 0, 25 моль азота. Определите общее давление в системе и парциальные давления каждого газа. Вычислите мольные, объемные и массовые доли компонентов в имеющейся смеси.

 

Р е ш е н и е

 

По формуле (2) находим число моль водорода в смеси:

 

.

 

По формуле (7) рассчитываем парциальные давления газов:

 

 

Общее давление смеси находим по формуле (6):

.

 

Рассчитываем массовые доли компонентов:

 

;

 

.

 

Вычисляем мольные доли газов в смеси:

 

;

.

 

Для оценки объемных долей газов находим объемы H₂ и N₂ по формуле (5):

 

;

 

.

Тогда объемные доли водорода и азота соответственно равны:

 

;

 

.

 

Таким образом, численные значения объемной и мольной доли для газов совпадают, так как выполняется закон Авогадро.

 

Ответ: ; ; ; ; ; ; .

 

 

Пример 7. Какой объем займет смесь газов, содержащая 14 г азота, 32 г кислорода и 35, 5 г хлора, при нормальных условиях и в условиях, когда температура возрастет на 20 К, а давление – на 0, 5 атм?

 

Р е ш е н и е

Определяем общее число моль газов в смеси:

По первому следствию закона Авогадро объем смеси газов при н. у. равен

V° = n× V = 2 × 22, 4 = 44, 8 дм³.

 

Определяем температуру и давление в новых условиях

 

Т = 273 + 20 = 293 К;  

Р = 1 + 0, 5 = 1, 5 атм = 1, 5 × 101 325 = 151 987, 5 Па.

 

Тогда по формуле (5) находим объем газовой смеси:

 

V = .

Ответ:  V° = 44, 8 дм³; V = 32 дм³.

 

 

Пример 8. Вычислите М_Э элементов в соединении CS₂ и молярные эквивалентные массы веществ Al и SO₃.

 

Р е ш е н и е

Находим с. о. элементов в сероуглероде ₂. Тогда по формуле (9)

 

,

.

 

Алюминий в соединениях проявляет постоянную валентность В = 3, тогда по формуле (10)

 

.

 

Валентность серы в оксиде SO₃ равна В = 6, а число атомов S равно N = 1, тогда

 

.

 

Ответ: ; ; ; .

 

Пример 9. Определите М_Э ортофосфорной кислоты и гидроксида марганца, участвующих в реакциях:

 

1) Н₃PO₄ + 2KOH = K₂HPO₄ + 2H₂O;

2) Mn(OH)₂ + Cl₂ + 2KOH = MnO₂ + 2KCl + 2H₂O.

 

Р е ш е н и е

 

Реакция 1) является ионно-обменной, так как протекает без изменения с. о. элементов. В данном случае от 1 моль Н₃PO₄ к молекулам KOH переходит два иона Н⁺, т. е. . Тогда

.

 

Реакция 2) – это окислительно-восстановительный процесс. В гидроксиде с. о. атома Mn равна +2, а в продукте реакции она составляет +4. Атом марганца теряет два электрона в процессе окисления, тогда , а

 

.

 

Ответ: ; .

Пример 10. Вычислите молярный эквивалентный объем О₂ и Н₂ при н. у.

 

Р е ш е н и е

 

Э(Н) = 1 по определению. Чаще всего с. о. кислорода в сложном веществе равна –2, поэтому Э(О) = . Газы Н₂ и О₂ состоят из двух атомов, тогда по формуле (11)

 

;

 

.

 

Ответ: ; ь.

Пример 11. При сгорании 5 г металла образуется 9, 44 г оксида металла. Вычислите молярную эквивалентную массу металла. Определите относительную атомную массу металла, если его валентность в оксиде равна В = 3.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: