Как найти эквивалент ортофосфорной кислоты

Фактор эквивалентности и эквивалентная масса вещества определяются реакцией, в которой принимает участие вещество. У одного и того же вещества фактор эквивалентности и эквивалентная масса в различных реакциях могут быть различны.

Молярная масса эквивалента кислоты зависит от числа замещаемых атомов водорода.

Запишем уравнения реакций  образования:

–  дигидрофосфата калия:

H3PO4 + КOH = КH2PO4+H2O

Так как в молекуле ортофосфорной кислоты H3PO4 замещается 1 атом водорода, фактор эквивалентности fэкв H3PO4 в этой реакции равен 1:

f экв. (H3PO4) = 1.

Молярная масса ортофосфорной кислоты H3PO4 равна 97,995 г/моль. Определяем эквивалентную массу ортофосфорной кислоты H3PO4 для этой реакции:

Мэ (Н3РО4) = 97,995/1 = 97,995 г-э/моль.

–  гидрофосфата калия:

H3PO4 + 2КOH = К2HPO4 + 2H2O

В этой реакции в молекуле ортофосфорной кислоты H3PO4 замещается 2 атома водорода, фактор эквивалентности fэкв H3PO4 в этой реакции равен 1/2:

f экв. (H3PO4) = 1/2.

Определяем эквивалентную массу ортофосфорной кислоты H3PO4 для этой реакции:

Mэ = 97,995/2 = 48,998 г-экв/моль

— ортофосфата калия:

H3PO4 + 3КOH = К3PO4 + 3H2O

В этой реакции в молекуле ортофосфорной кислоты H3PO4 замещается 3 атома водорода, фактор эквивалентности fэкв H3PO4 в этой реакции равен 1/3:

f экв. (H3PO4) = 1/3

Определяем эквивалентную массу ортофосфорной кислоты H3PO4 для этой реакции:

Мэ = 97,995/3 = 32,665 г-экв/моль

Ответ:

фактор эквивалентности ортофосфорной кислоты в реакции образования дигидрофосфата равен 1, молярная масса эквивалента равна 97,995 г-э/моль;

фактор эквивалентности ортофосфорной кислоты в реакции образования гидрофосфата равен 1/2, молярная масса эквивалента равна 48,998 г-экв/моль;

фактор эквивалентности ортофосфорной кислоты в реакции образования ортофосфата равен 1/3, молярная масса эквивалента равна 32,665 г-экв/моль.

Эквивалент. Закон зквивалентов. Определение эквивалентной массы вещества

Определение объема водорода

Задача № 11.
Некоторое количество металла, эквивалентная масса которого равна 27,9 г/моль, вытесняет из кислоты 700 мл водорода, измеренного при нормальных условиях. Определить массу металла.
Решение:
Согласно закону эквивалентов, массы (объёмы) реагирующих друг с другом веществ m₁ и m₂ пропорциональны их эквивалентным массам (объёмам):

Та как водород находится в газообразном состоянии, то, соответственно, его количество измеряется в объёмных единицах (мл, л, м³). Мольный объём любого газа при н.у. равен 22,4л. Отсюда эквивалентный объём водорода равен , молекула которого состоит из двух атомов, т. е. содержит два моля атомов водорода, равен 22,4/2 = 11,2 л/моль или 12000 мл/моль. 

Тогда можно записать:

 Отсюда:

Ответ: 1,74г.

---

Определение эквивалентной массы вещества

Задача № 12. 
1,60г кальция и 2,61г цинка вытесняют из кислоты одинаковые количества водорода. Вычислить эквивалентную массу цинка, зная, что эквивалентная масса кальция равна 20,0 г/моль.
Решение:
Согласно закону эквивалентов, массы (объёмы) реагирующих друг с другом веществ m₁ и m₂ пропорциональны их эквивалентным массам (объёмам):

Ответ: 32,6г/моль.

---

Определение отношения масс реагирующих веществ

Задача № 13.
Серная и ортофосфорная кислоты имеют одинаковую молекулярную массу. Каково отношение масс этих кислот, пошедших на нейтрализацию одного и того же количества щелочи, если образовались соответственно сульфат и дигидроортофосфат?
Решение: 
Формула сульфата имеет вид MeSO₄, а дигидроортофосфата – MeH₂PO₄. Таким образом, на образование сульфата затрачивается две эквивалентные массы щёлочи, а на образование дигидроортофосфата – одна эквивалентная масса щёлочи. Так как H₂SO₄ с двумя эквивалентными массами щёлочи, то её эквивалентная масса в реакции нейтрализации равна М/2 г/моль, а фосфорная кислота реагирует с одной эквивалентной массой щёлочи, то её эквивалентная масса равна М/1г/моль. Отсюда, отношение мас этих кислот, с учётом, что их молекулярные массы равны будет иметь вид:

mH₂SO₄ : mH₃PO₄ = ½M : 1M = 1 : 2

Это можно подтвердить уравнениями реакций нейтрализации этих кислот с гидроксидом натрия:

H₂SO₄ +2NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O;
H₃PO₄ + NaOH = NaH₂PO₄ +H₂O.

Ответ: mH₂SO₄ : mH₃PO₄  = 1 : 2.

---

Задача № 14. 
Медь образует два оксида. На определенное количество меди при образовании первого оксида пошло вдвое больше кислорода, чем при образовании второго. Каково отношение валентности меди в первом оксиде к ее валентности во втором?
Решение:
Согласно закону эквивалентов  По условию задачи при образовании первого оксида ушло в два раза больше кислорода, чем при образовании второго, следовательно, эквивалентная масса меди в первом оксиде будет в два раза меньше, чем во втором. Валентность металла определяется из соотношения  m_э =A/B, где  m_э – эквивалентная масса металла; А – мольная масс металла; В – стехиометрическая валентность металла. Тогда  B = A/m_э. Приняв, что А и m_э – постоянные величины, запишем соотношения валентностей для первого и второго оксидов: 

Таким образом, валентность меди в первом оксиде равна II, а во втором – I.

Ответ: 2 : 1.

---

Определение значения эквивалентной массы вещества

Задача № 15
При взаимодействии ортофосфорной кислоты со щелочью образовалась соль Na₂HPO₄. Найти для этого случая значение эквивалентной массы ортофосфорной кислоты.
Решение:
Уравнение реакции имеет вид: 

H₃PO₄ + 2NaOH = Na₂HPO₄ + 2H₂O

Эквивалент (эквивалентная масса) кислоты равна мольной массе (М) делённой на число атомов водорода, замещённых в данной реакции на металл (на число вступающих в реакцию атомов водорода). Так как при взаимодействии ортофосфорной кислоты со щёлочью образовалась соль Na₂HPO₄, т.е. на натрий заместилось два атома водорода в кислоте H₃PO₄. Следовательно, эквивалентная масса ортофосфорной кислоты в реакции со щёлочью при образовании гидрофосфата натрия равна М/2 = М(H3PO4)/2 = 98/ 2 = 49г/моль.

Ответ: 49г/моль.

---

Задача № 16
На нейтрализацию 2,45г кислоты идет 2,00г гидроксида натрия. Определить эквивалентную массу кислоты.
Решение: 
Согласно закону эквивалентов, массы (объёмы) реагирующих друг с другом веществ m₁ и m₂ пропорциональны их эквивалентным массам (объёмам):

Эквивалентная масса гидроксида натрия равна М(NaOH)0/1 = 40г/моль.

Тогда 

Ответ: 49г/моль.

---

Задача № 17
При взаимодействии 5,95г некоторого вещества с 2,75г хлороводорода получилось 4,40г соли. Вычислить эквивалентные массы вещества и образовавшейся соли.
Решение:
Согласно закону эквивалентов, массы (объёмы) реагирующих друг с другом веществ m₁ и m₂ пропорциональны их эквивалентным массам (объёмам):

Эквивалентная масса хлороводорода равна М(HCl) = 36,5/1 = 36,5г/моль.

Тогда 

а) Находим эквивалентную массу вещества:

б) Находим эквивалентную массу соли:

Ответ: а) 58,4г/моль; б) 78,97 г/моль.

---

Определение эквивалентного объема водорода

Задача № 18. 
0,376г алюминия при взаимодействии с кислотой вытеснили 0,468л водорода, измеренного при нормальных условиях. Определить эквивалентный объем водорода, зная, что эквивалентная масса алюминия равна 8,99 г/моль.
Решение:
Если одно из веществ находится в газообразном состоянии, то, соответственно, его количество измеряется в объёмных единицах (мл, л, м³). Согласно закону эквивалентов, массы (объёмы) реагирующих друг с другом веществ m₁ и m₂ пропорциональны их эквивалентным массам (объёмам):

Ответ: 11,2л/моль.

---

Вычислить молярную концентрацию и молярную концентрацию эквивалента раствора ортофосфорной кислоты с массовой долей H₃PO₄ 10% (r = 1,05).

Решение:

Определяем массу одного литра раствора:

m(р-ра) = 1000×1,05 = 1050 г.

Определяем массу H₃PO₄, которая содержится в 1050 г раствора:

В 100 г р-ра содержится 10 гH₃PO₄

1050 г р-ра х г

m(H₃PO₄) = х = 1050×10/100 = 105 г

Определяем молярную концентрацию раствора

с(H₃PO₄) = = = 1,07 моль/л

Определяем молярную концентрацию эквивалента раствора

с(H₃PO₄) = = = 3,21 моль/л