Как найти эквивалент аммиака

Значение эквивалентной массы вещества зависит от того, в какой конкретной реакции участвует это вещество, т. е. является
переменной величиной (в отличие от молярной массы) . Эквивалентная
масса основания может быть вычислена как частное от деления молеку-
лярной массы основания на его кислотность, определяемую числом
вступающих в реакцию гидроксильных групп. Для вычисления эквива-
лентной массы кислоты необходимо молекулярную массу кислоты раз-
делить на ее основность, которая определяется числом атомов водорода,
замещающихся на атомы металла. Для того чтобы вычислить эквива-
лентную массу соли, надо молекулярную массу соли разделить на про-
изведение числа атомов металла в молекуле соли на его степень окисления.

– http://www.sev-chem.narod.ru/spravochnik/teoriya/eq.htm

Решение задач по фото за 30 минут! Мы онлайн – кликай!

1. Определите эквиваленты, количество
вещества эквивалентов и молярные массы
эквивалентов серной кислоты и железа(3)
гидроксида в реакциях:

H₂SO₄
+ LiOH = LiHSO₄
+ H₂O
(1)

H₂SO₄
+ Zn = ZnSO₄
+ H₂
(2)

Fe(OH)₃
+ 2HCl = Fe(OH)Cl₂
+ 2H₂O
(3)

Fe(OH)₃
+ 3HNO₃
= Fe(NO₃)₃
+ 3H₂O
(4)

2Fe(OH)₃
+ H₂SO₄
= [Fe(OH)₂]₂SO₄
+ 2H₂O
(5).

Решение. В уравнении (1) в реакцию
нейтрализации вступает один ион Н⁺молекулы кислоты, следовательно,

Э(H₂SO₄)
= H₂SO₄
и f_э(H₂SO₄)
= 1.

Количество вещества эквивалентов серной
кислоты в этой реакции и молярная масса
эквивалентов H₂SO₄определяются по формулам (13) и (15)
теоретической части раздела:

n_э(H₂SO₄)
= f_э·n(H₂SO₄)
= 1моль; М_э(H₂SO₄)
= n_э(H₂SO₄)·M(H₂SO₄).

Учитывая, что M_r(H₂SO₄)=
2·1 + 32 + 4·16 = 98, и, следовательно,M(H₂SO₄)
= 98 г/моль, получим

М_э(H₂SO₄)
= 1· 98 (г/моль) = 98 г/моль.

В уравнении (2) в реакцию с металлическим
цинком вступают 2 иона Н⁺молекулы
кислоты, следовательно,

Э(H₂SO₄)
= ½H₂SO₄
и f_э(H₂SO₄)
= ½.

Тогда количество вещества эквивалентов
серной кислоты в этой реакции и молярная
масса эквивалентов Н₂SO₄будут равны:

n_э(H₂SO₄)
= ½·1 = ½ моль; М_э(H₂SO₄)
= ½·98(г/моль) = 49 г/моль.

В уравнении (3) в реакцию с двумя
ионами Н⁺от двух молекул соляной
кислоты вступила одна молекула железа
(3) гидроксида, следовательно,

Э(Fe(OH)₃)
= ½Fe(OH)₃
и f_э(Fe(OH)₃)
= ½.

Тогда n_эFe(OH)₃
= ½·1 = ½ моль; М_эFe(OH)₃
= ½·M(Fe(OH)₃).

Зная, что M_rFe(OH)₃= 56 + (16+1)·3 = 107 и, следовательно,MFe(OH)₃= 107 г/моль, получим: М_эFe(OH)₃= ½·107(г/моль) = 53,5 г/моль.

В уравнении (4) одна молекула железа
гидроксида взаимодействует с тремя
ионами Н⁺, следовательно, Э(Fe(OH)₃)
= ⅓Fe(OH)₃
иf_э(Fe(OH)₃)
= ⅓. Тогда

n_э(Fe(OH)₃)
= ⅓·1 = ⅓ моль; М_э(Fe(OH)₃)
= ⅓·107(г/моль) = 36 г/моль.

В уравнении (5) с двумя ионами Н⁺одной молекулы серной кислоты
взаимодействуют 2 молекулы железа (3)
гидроксида. Следовательно, в этой реакции
Э(Fe(OH)₃) = Fe(OH)₃;f_э(Fe(OH)₃)
= 1. Зато Э(H₂SO₄)
= ½H₂SO₄иf_э(H₂SO₄)
= ½. Тогда

n_э(Fe(OH)₃= 1моль; М_эFe(OH)₃= 107 г/моль;

n_э(H₂SO₄)
= ½·1 моль = 0,5 моль; М_э(H₂SO₄)
= ½·98(г/моль) = 49 г/моль.

Ответ: В уравнении (1) Э(H₂SO₄)
= H₂SO₄;n_э(H₂SO₄)
= 1 моль; М_э(H₂SO₄)
= 98 г/моль. В уравнениях (2) и (5)
Э(H₂SO₄)
= ½H₂SO₄;n_э(H₂SO₄)
= 0,5 моль; М_э(H₂SO₄)
= 49 г/моль. В уравнении (3) Э(Fe(OH)₃)
= ½Fe(OH)₃;n_э(Fe(OH)₃)
= 0,5 моль; М_э(Fe(OH)₃)
= 53,5 г/моль. В уравнении (4) Э(Fe(OH)₃)
= ⅓Fe(OH)₃;n_э(Fe(OH)₃)
= 0,3 моль; М_э(Fe(OH)₃)
= 36 г/моль.

2.Из 3,85 г соли металла нитрата
получено 1,60 г его гидроксида. Определите
молярную массу эквивалентов металла
М_э(Ме) в его соединениях.

Решение. Вспомним следствие из
закона эквивалентов: молярная масса
эквивалентов химического соединения
всегда равна сумме молярных масс
эквивалентов составляющих это соединение
частей (формула 21). Следовательно,

М_э(Me(NO₃)_x)
= М_э(Me) + М_э(NO₃^–)
и М_э(Me(OH)_x)
= М_э(Me) + М_э(OH^–).

Ионы NO₃^–и OH^–эквивалентны одному иону водорода Н⁺,
следовательно, М_э(NO₃^–)
=M(NO₃^–);
М_э(OH^–) =
М(OH^–).

С другой стороны, согласно закону
эквивалентов (формула 17):

m(Me(NO₃)_x)/m(Me(OH)_x)
= М_э(Me(NO₃)_x)/М_э(Me(OH)_x).

Используя значения М_э(NO₃^–)
и М_э(OH^–),
получим:

m(Me(NO₃)_x)/m(Me(OH)_x)
= [М_э(Me) + M(NO₃^–)]/[М_э(Me)
+ М(OH^–)].

Подставляя в это выражение данные из
условия задачи и рассчитанные значения
молярных масс ионов (М(NO₃^–)
= 14 + 3·16 = 62 г/моль и М(ОН^–) = 16 +1 = 17
г/моль), получим окончательное уравнение
для расчета:

3,85/1,60 = (М_э(Me) +
62)/(М_э(Me) + 17).

Решая уравнение относительно М_э(Me),
получим величину молярной массы
эквивалента металла:

М_э(Me) = [3,85(г)·17(г/моль)
– 1,60(г)·62(г/моль)]/[3,85(г) – 1,60(г)] = 15 г/моль.

Ответ: М_э(Me) = 15
г/моль.

3. Вычислите объем газообразного
водорода (при нормальных условиях),
который потребуется для получения
количества вещества эквивалентов
аммиака, равного 4 моль.

Решение.I-й
способ.Составим уравнение реакции
синтеза аммиака

3Н₂+ N₂= 2NH₃.

По химическим формулам реагента (Н₂)
и продукта (NH₃) легко
определить их молярные объемы эквивалентов:

V_э(H₂) =f_э(Н₂)·V_m= ½·22,4(л/моль) = 11,2 л/моль.

Аналогично V_э(NH₃)
=f_э(NН₃)·V_m= ⅓·22,4(л/моль) = 7,5 л/моль.

Зная по условию задачи количество
вещества эквивалентов аммиака,
образовавшегося в реакции, можно
определить объем выделившегося аммиака:

V₀(NH₃) =n_э(NH₃)·V_э(NH₃)
= 4(моль)·7,5(л/моль) = 30 л.

Применим к химическому уравнению реакции
закон эквивалентов и, заменив массы
реагирующих веществ и продуктов реакции
их объемами (формулы 19 и 16), получим
выражение: V₀(H₂)/V₀(NH₃)
=V_э(H₂)/V_э(NH₃).
Преобразовав его относительно V₀(H₂)
и подставив полученные значения остальных
переменных, рассчитаем объем вступившего
в реакцию водорода:

V₀(H₂) = [V₀(NH₃)·V_э(H₂)]/V_э(NH₃)
= [30(л)·11,2(л/моль)]/7,5(л/моль) = 44,8 л.

II-й способ. Поскольку
вещества взаимодействуют в эквивалентных
количествах, то для образования 4 моль
эквивалентов аммиака понадобилось 4
моль эквивалентов водорода, т.е.n_э(NH₃)
=n_э(H₂) = 4 моль.
И тогда

V₀(H₂) =n_э(H₂)·V_э(H₂)
= 4(моль)·11,2(л/моль) = 44,8 л.

Ответ: V₀(H₂) = 44,8 л.

4.Определите, какую массу цинка
растворили в кислоте, если объем
выделившегося водорода при температуре
291 К и его парциальном давлении 101,3 кПа
оказался равным 119,4 мл.

Решение. Вначале находим объем,
который занимает 119,4 мл водорода при
нормальных условиях, применив объединенный
газовый закон (уравнение 11):

P·V/T=P₀·V₀/T₀.

Преобразовав его относительно V₀(H₂),
и подставив известные значения, получим:

V₀(H₂) = (P·V·T₀)/(P₀·Т)
= [101,3(кПа)·119,4(мл)·273(К)]/[101(кПа)·291(К)] =
112,4 мл = 0,1124 л.

Теперь применим закон эквивалентов к
уравнению реакции вытеснения водорода
металлом из кислоты Zn+ 2HAn=ZnAn+H₂

(формула 19), заменив массу водорода его
объемом при н.у. Выведем расчетную
формулу, позволяющую определить массу
металла цинка, вступившего в реакцию с
кислотой:

m(Zn)/M_э(Zn)
=V₀(H₂)/V_э(Н₂).

Зная, что молярный объем эквивалента
водорода V_э(Н₂) = 11,2 л/моль и
M_э(Zn) = ½·M(Zn) = 65(г/моль)/2 = 32,5 г/моль,
окончательно получим:

m(Zn) = M_э(Zn)·V₀(H₂)/V_э(Н₂)
= [32,5(г/моль)·0,1124(л)]/11,2(л/моль) = 0,326 г.

Ответ: в кислоте растворили 0,326 г
цинка.

5. К раствору, содержащему 1 г азотной
кислоты, прибавили 1 г натрия гидроксида.
Определите реакцию среды полученного
раствора.

Решение. Реакция среды раствора
после смешивания кислоты и щелочи будет
зависеть от того, какой из компонентов
был взят в избытке. Из уравнения реакции
нейтрализации

HNO₃+ NaOH =NaNO₃+H₂O

следует, что нейтральная среда будет в
том случае, если кислота и щелочь смешаны
в эквивалентных количествах.

Используя формулу (13) n_э= m/M·B, рассчитаем количество
вещества эквивалентов компонентов
раствора до реакции:

n_э(HNO₃)
=m(HNO₃)/M(HNO₃)·B(H⁺)
= 1(г)/(63(г/моль)·1) = 0,016 моль;

n_э(NaOH) =m(NaOH)/M(NaOH)·B(OH^–)
= 1(г)/(40(г/моль)·1) = 0,025 моль.

Как показывают расчеты, NaOHбыл взят в избытке, следовательно,
реакция среды будет оснóвной.

Ответ: реакция среды оснóвная.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #