 |
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 (mВ) к массе раствора (mР):
w = mВ /mР.
Если w выражать в процентах, то w % = w × 100 %. Массовую долю, выраженную в процентах, не совсем корректно называют процентной концентрацией или процентным содержанием.
Поскольку mp, плотность (r, г/мл) и объем (V, мл) раствора связаны уравнением
mР = V×r,
то
w= mВ/(r×V).
С другой стороны, mР= mВ+ m, где m - масса растворителя, тогда
w = mВ /(mР+ 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
mHCl = 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 = mВ /(mР+ m), т. е. 0,1=mВ/(250+mВ), откуда mВ = 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, См) - отношение количества растворенного вещества (n, моль) к объему раствора (V, л), в котором содержится это количество вещества:
См = 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. См = 3 моль/л.
Эквивалентная концентрация (нормальность, Сн или Сэ) - отношение количества эквивалентов растворенного вещества (n, моль экв, или сокращенно экв) к объему раствора, в котором растворено это вещество:
Сн = 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. Сн(Н2SO4)= 2экв/л.
Пересчет См в Сн и наоборот
Поскольку Сн = n/V=(m/Э)/V, а Э = М×f, то Сн = (m/M)/(V×f) = См/f, т.е.
Сн=См/f или См=Сн×f.
Пример 4
Чему равна молярность 0,2 Н раствора Сr2(SO4)3?
Решение
См = Cн×f, f = 1/6 Þ См= 0,2×1/6 = 0,0333 M
Пересчет Сн и См в массовую долю и обратно
Поскольку w = mВ/mР Þ mВ = w×mР,
n = mВ/M Þ n = w×mР/M (1)
С другой стороны,
См = (mВ/M)/V = n/V Þ n= Cм×V=Cм×(mР/r). (2)
Объединяя формулы (1) и (2), получим
w = См×M/r или Cм = w×r/M
Внимание: в этих формулах плотность r имеет размерность г/л.
Пример 5
Рассчитать молярность 36 % раствора НС1, если плотность раствора = 1,18 г/мл
Решение
Сm = w×r/M=0,36×1180 г/л/36,5 г/моль = 11.6 моль/л.
Смешение растворов
Предположим, что имеются два раствора с концентрациями w1 и w2. Требуется приготовить раствор с концентрацией w:
w2<w<w1.
Для этого можно использовать так называемое правило «креста»
m1/m2 = (w-w2)/(w1-w),
где m1 и m2 - массы растворов или
V1/V2 = (r2/r1) × ((w-w2)/(w1-w)),
где V1 и V2 - объемы растворов; r2 и r1 - их плотности. Правило «креста» есть решение системы уравнений, отражающих закон сохранения массы по всему раствору
m=m1+m2
и растворенному веществу
m×w=m1×w1 +m2×w2.
Этим правилом можно пользоваться и в других случаях: например,
|
|
|
1. необходимо приготовить раствор с меньшей концентрацией путем разбавления исходного раствора чистой водой; в этом случае w2 будет равняться нулю;
2. необходимо приготовить раствор путем растворения чистого вещества (w1=1) в чистой воде (w2=0);
3. необходимо приготовить раствор путем растворения кристаллогидрата (w1= массовой доле соли в кристаллогидрате) в разбавленном растворе соли.
Пример 6.
Сколько граммов 15 % - H2SO4 надо прибавить к 100 г 50 % - H2SO4, чтобы получить 30% - раствор?
Решение
m1/m2 = (w-w2)/(w1-w) Þ m1 /100 = (30 - 15)/(50 - 30) = 15/20 Þ m1= 133 г.
Эту задачу можно решить иначе по схеме, отражающей правило «креста»:
w1 w - w2 = А 50 A=15
w Þ 30
w2 w1 - w = В 15 B=20
m1/m2 = 15/20 = 3/4
Пример 7
До какого объема надо разбавить 20 мл 5 % - раствора НС1 с r= =1,1 г/мл, чтобы получить раствор с массовой долей 2 % и r= 1,02 г/мл.
Решение
Масса исходного раствора m1=V1×r1=20мл×1,1г/мл=22 г. Применим правило «креста»:
5 2
2 Þ m1/m2=2/3 Þ m2= 22×3/2=33 г.
0 3
Масса полученного раствора m= m1+m2 =55, а его объем V=m/r= =55г/1,02г/мл=53.9 мл.
|
|
|
