Практическая часть занятия

1. Обозначьте на рисунках:

1. бюретка

2. коническая колба

3. делительная воронка

4. эксикатор

5. капельница

6. круглодонная колба

7. мерный цилиндр

8. пипетка Мора

9. химический стакан

10. мерная колба

 

 

 

Что из перечисленного выше относится к мерной посуде?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Вывод: __________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Дата ________ Подпись преподавателя ______________

Методические указания

К занятию № 2.

 

Тема: Химический эквивалент. Закон эквивалентов.

Цель: Сформировать знания о химическом эквиваленте в кислотно-основных и окислительно-восстановительных реакциях.

 

Исходный уровень:

1.Основные понятия химии: молярная масса вещества, химическое количество вещества.

2. Количественные характеристики растворов: массовая доля, молярная концентрация.

 

Вопросы для обсуждения:

1. Способы выражения состава раствора.

2. Химический эквивалент вещества в кислотно-основных реакциях; фактор эквивалентности.

3. Химический эквивалент вещества в окислительно-восстановительных реакциях; фактор эквивалентности.

4. Молярная масса эквивалента, количество вещества эквивалента.

5. Молярная концентрация химического эквивалента вещества.

6. Закон эквивалентов, его использование в объемном анализе.

 

Рекомендуемая литература для подготовки:

1. Барковский Е.В. и др. Введение в химию биогенных элементов и химический анализ. Минск. «Высшая школа». 1997 с. 85-92.

2. Болтромеюк В.В. Общая химия. Гродно: ГГМУ, 2009. ст. 82-85.

3. Болтромеюк В.В. Физическая и коллоидная химия. Общая химия. Гродно: ГГМУ, 2010. ст.82-85

4. Бабков А.В. и др. Практикум по общей химии с основами количественного анализа. М., Высшая школа. 1978, § 18, с. 77-79.

Информационная часть занятия

 

Химический эквивалент.

 

Химическим эквивалентом называется условная или реальная частица вещества, которая может присоединять, высвобождать или другим способом быть эквивалентна катиону водорода в ионообменных реакциях или электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

В роли химического эквивалента может выступать молекула (формульная единица), атом или ион вещества. В этом случае эквивалент является реально существующей частицей. Но часто он представляет собой условную частицу, которая в целое число раз меньше молекулы (формульной единицы), атома или иона вещества.

Одному и тому же веществу Х может соответствовать несколько химических эквивалентов. Определить, что именно представляет собой химический эквивалент Х (реальную частицу или какую-то часть её), можно только, исходя из конкретной химической реакции, в которой это вещество участвует.

Число, показывающее, какую часть реальной частицы вещества Х составляет его химический эквивалент, называется фактором эквивалентности и обозначается f_экв.(Х).

Фактор эквивалентности вещества является безразмерной величиной и определяется по формуле

где z* – число эквивалентности вещества.

В реакциях ионного обмена для кислоты число эквивалентности равно числу ионов Н⁺, замещённых в её молекуле на ионы металла или NH₄⁺.

У одноосновных кислот (HCl, HNO₃, и т.д.) число эквивалентности всегда равно единице. Для многоосновных кислот (H₃PO_4, H₂S и т.д.) оно может принимать несколько значений, в зависимости от количества замещенных ионов водорода в их молекулах.

Для основания в реакциях ионного обмена число эквивалентности равно количеству ионов ОН^-, замещённых в его формульной единице на кислотные остатки.

У однокислотных оснований (КОН, NaOH и т.д.) число эквивалентности всегда равно единице. Многокислотные основания (Al(OH)₃, Ba(OH)₂ и т.д.) могут иметь несколько значений числа эквивалентности.

Для соли число эквивалентности равно произведению числа ионов металла (или NH₄⁺), содержащихся в её формульной единице, на заряд одного такого иона.

В общем случае эквивалент любого вещества Х записывается следующим образом 1/z*(X).

Поясним вышесказанное на примере следующих реакций:

 

1) H₃PO₄ + 3KOH = K₃PO₄ + 3H₂O

f_экв.(H₃PO₄) = f_экв.(KOH) = 1

Химическими эквивалентами исходных веществ будут, соответственно:

1/3 (H₃PO₄) составляет 1/3 часть молекулы;

1(KOH) совпадает с формульной единицей вещества.

В реакции на одну молекулу Н₃РО₄ расходуется три формульных единицы КОН, но на 1·3 = 3 химических эквивалента Н₃РО₄ расходуется такое же количество химических эквивалентов (3·1 = 3) КОН.

2) H₃PO₄ + Ca(OH)₂ = CaHPO₄ + 2H₂O

f_экв.(H₃PO₄) = f_экв.(Ca(OH)₂) =

Химическими эквивалентами исходных веществ будут, соответственно:

(H₃PO₄) составляет 1/2 часть молекулы;

(Ca(OH)₂) составляет 1/2 часть формульной единицы.

В реакции на одну молекулу Н₃РО₄ расходуется одна формульная единица Ca(OH)₂, но на 1·2 =2 химических эквивалента Н₃РО₄ расходуется такое же количество химических эквивалентов (1·2 = 2) Ca(OH)₂.

3) Al(OH)₃ + 2HCl = AlOHCl₂ + 2H₂O

f_экв.(Al(OH)₃) = f_экв.(HCl) = 1

Химическими эквивалентами исходных веществ будут соответственно:

(Al(OH)₃) составляет 1/2 часть формульной единицы;

1(HCl) совпадает с молекулой вещества.

В реакции на одну формульную единицу Al(OH)₃ расходуется две молекулы HCl, но на 1·2=2 химических эквивалента Al(OH)₃ расходуется такое же количество химических эквивалентов (1· 2=2)HCl.

4) Al₂(SO₄)₃ + 3BaCl₂ = 3BaSO₄↓ + 2AlCl₃

f_экв.(Al₂(SO₄)₃) = f_экв.(BaCl₂) =

Химическими эквивалентами исходных веществ будут, соответственно:

(Al₂(SO₄)₃) составляет 1/6 часть формульной единицы;

(BaCl₂) составляет 1/2 часть формульной единицы.

В реакции на одну формульную единицу Al₂(SO₄)₃ расходуется три формульных единицы BaCl₂, но на 1·6=6 химических эквивалентов Al₂(SO₄)₃ расходуется такое же количество химических эквивалентов (3·2 = 6) BaCl₂.

Для вещества Х, участвующего в окислительно-восстановительной реакции (ОВР), z* является величиной, равной числу электронов, которые одна его молекула (формульная единица) присоединяет (если Х является окислителем) или отдаёт (если Х является восстановителем) в ходе реакции.

 

Например, в реакциях:

 

1) 3H₂S^-2 + 2 HN⁺⁵ O₃ = 3S⁰ + 2N⁺² O + 4 H₂O

_{восстановитель окислитель}

S^-2 - 2ē = S⁰ 2 3

N⁺⁵ + 3ē = N⁺² 3 2

f_экв.(H₂S)= ; f_экв.(HNO₃)= .

 

Химическими эквивалентами исходных веществ будут, соответственно:

(H₂S) составляет 1/2 часть молекулы,

(HNO₃) составляет 1/3 часть молекулы.

В реакции на три молекулы H₂S расходуется две молекулы HNO₃, но на 3·2=6 химических эквивалентов H₂S расходуется такое же количество химических эквивалентов (2·3=6) HNO₃.

 

2) 5H₂C₂⁺³O₄+2KMn⁺⁷O₄+3Н₂SО₄=10C⁺⁴O₂+K₂SO₄+ 2Mn⁺²SO₄ +8H₂O

_{восстановитель окислитель}

2С⁺³ - 2ē = 2С⁺⁴ 2 5

Mn⁺⁷ + 5ē = Mn⁺² 5 2

 

f_экв.(H₂C₂O₄)= ; f_экв.(KMnO₄) = .

Химическими эквивалентами исходных веществ будут, соответственно:

(H₂C₂O₄) составляет 1/2 часть молекулы;

(KMnO₄) составляет 1/5 часть формульной единицы.

В реакции на пять молекул H₂C₂O₄ расходуется две формульных единицы KMnO₄, но на 5·2=10 химических эквивалентов H₂C₂O₄ расходуется такое же количество химических эквивалентов (2·5=10) KMnO₄.

 

3) 2С⁰ + 2HN⁺⁵ O₃ = 2C⁺⁴O₂ + N₂⁺¹O + H₂O

_{восстановитель окислитель}

 

С⁰ - 4ē = С⁺⁴ 4 2

2N⁺⁵ + 8ē = 2N⁺¹ 8 1

 

f_экв.(С)= ; f_экв.(HNO₃)= .

Химическими эквивалентами исходных веществ будут, соответственно:

(С) составляет ¼ часть атома;

(HNO₃) составляет 1/4 часть молекулы.

В реакции на два атома С расходуется две молекулы HNO₃ и на 2·1=2 химических эквивалента С расходуется такое же количество химических эквивалентов (2·1=2) HNO₃.

Количества прореагировавших молекул (формульных единиц) исходных веществ в большинстве химических реакций не относятся друг к другу как 1:1. Исключение составляют те случаи, когда в уравнении реакции перед формулами реагентов стоят одинаковые стехиометрические коэффициенты. Но в любой химической реакции количества расходованных химических эквивалентов исходных веществ равны между собой.

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: