Как найти эквивалентную массу h2so4

Вычисление эквивалентной массы серной кислоты в химических реакциях

Задача 641. 
Вычислить эквивалентную массу H₂SO₄ в следующих‚реакциях:
а) Zn + H₂SO_4(разб.) = ZnSO₄ + H₂;
б) 2HBr + H₂SO_4(конц.) = Br₂ + SO₂ + 2H₂O;
в) HI + H₂SO_4(конц.) = 2I₂ + H₂S + 4H₂O.
Решение:
M(H₂SO₄) = 98,66 г/моль.
а) Zn + H₂SO_4(разб.) = ZnSO₄ + H₂

Ионно-молекулярные уравнения процесса окисления-восстановления:

В данной реакции в процессе восстановления участвовало 2 электрона от молекулы H₂SO₄, значит, f_Э(H₂SO₄) = 1/2.

Тогда

М_Э(H₂SO₄) = М(H₂SO₄)/2 = 98,66/2 = 49,33 г/моль.

б) 2HBr + H₂SO_4(конц.) = Br₂ + SO₂ + 2H₂O

Ионно-молекулярные уравнения процесса окисления-восстановления:

В данной реакции в процессе восстановления участвовало 2 электрона от молекулы  H₂SO₄, значит, f_Э(H₂SO₄) = 1/2.

Тогда

М_Э(H₂SO₄) = М(H₂SO₄)/2 = 98,66/2 = 49,33 г/моль.

в) HI + H₂SO_4(конц.) = 2I₂ + H₂S + 4H₂O

Ионно-молекулярные уравнения процесса окисления-восстановления:

В данной реакции в процессе восстановления участвовало 8 электрона от молекулы  H₂SO₄, значит, f_Э(H₂SO₄) = 1/8.

Тогда

М_Э(H₂SO₄) = М(H₂SO₄)/8 = 98,66/8 = 12,3325 г/моль.

---

Задача 642.
Вычислить эквивалентные массы следующих восстановителей: хлорида олова (II); фосфора, если он окисляется до Н₃РО₄ и пероксида водорода, окисляющегося до молекулярного кислорода.
Решение:
М(SnCl₂) = 189,596г/моль; M(P) = 30,973г/моль; M(H₂O₂) = 34г/моль.

а) Уравнение электронного баланса окисления олова (II):

Sn²⁺ – 2 = Sn⁰

Из уравнения следует, что атом олова в молекуле хлорида олова (II) окисляясь отдаёт 2 электрона, значит, f_Э(SnCl₂) = 1/2.

Тогда эквивалентная масса хлорида олова (II) равна:

М_Э(SnCl₂) = М(SnCl₂)/2 = 189,596/2 = 94,798г/моль.

б) Уравнение электронного баланса окисления Р:

P⁰  – 5 = P⁺⁵

Из уравнения следует, что атом фосфора окисляясь отдаёт 5 электронов, значит, f_Э(Р) = 1/5.

Тогда эквивалентная масса фосфора равна:

М_Э(Р) = М(Р)/5 = 30,973/5 = 6,195г/моль.

в) Уравнение электронного баланса окисления пероксида водорода:

2H₂O₂ -4 = O₂⁰ + 2H₂O (2O^-1 -2 = O₂⁰)

Из уравнения следует, что каждый атом кислорода в молекуле пероксида водорода окисляясь, отдаёт 1 электрон, т.е. молекула Н₂О₂ как восстановитель отдаёт 2 электрона, значит, f_Э(Н₂О₂) = 1/2.

Тогда эквивалентная масса Н₂О₂ равна:

М_Э(Н₂О₂) = М(Н₂О₂)/2 = 34/2 = 17г/моль.

---

При взаимодействии серной кислоты (H₂SO₄) со щелочью образуются соли гидросульфат калия  (KHSO₄) и сульфат калия (K₂SO₄). Вычислить эквивалент и молярные массы эквивалентов кислоты для каждого  случая. Написать соответствующие уравнения реакций.

Решение задачи

Запишем уравнения реакций:

Фактор эквивалентности (f_экв) (эквивалент) – число, показывающее какая доля частицы (атома, молекулы) этого вещества равноценна одному иону водорода (H⁺) в реакциях обмена или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

Таким образом, эквивалент серной кислоты (H₂SO₄) в первой реакции равен 1 (f _{экв. (H2SO4)} = 1), а во второй реакции эквивалент серной кислоты (H₂SO₄) равен 1/2 (f _{экв. (H2SO4)} = 1/2).

Учитывая, что молярная масса серной кислоты (H₂SO₄) равна 98 г/моль, рассчитаем молярную массу эквивалента:

Напомню то, что молярная масса эквивалента – это масса одного моль эквивалента вещества, равная произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества.

Получаем:

Ответ:

эквивалент равен 1 и 1/2, молярные массы эквивалентов серной кислоты равны 98 г/моль и 49 г/моль.

Закон эквивалентов

Количественный подход к
изучению химических явлений и установление
закона постоянства состава показали,
что вещества вступают во взаимодействие
в определенных соотношениях масс, что
привело к введению такого важного
понятия, как “эквивалент”,
и установлению закона
эквивалентов.

Эквивалент
–
это
частица или часть частицы, которая
соединяется (взаимодействует) с одним
атомом водорода или с одним электроном.

Из
этого определения видно, что понятие
“эквивалент” относится к конкретной
химической реакции; если его относят к
атому в химическом соединении, то имеют
в виду реакцию образования этого
соединения из соответствующего простого
вещества и называют эквивалентом
элемента в соединении.

В
одной формульной единице вещества (В)
может содержаться Zв
эквивалентов этого вещества. Число Zв
называют показателем
эквивалентности.

Фактор
эквивалентности (f)
–
доля частицы, составляющая эквивалент;
f
£
1 и может быть равным 1, 1/2, 1/3 и т.д.

f_В
=
. (1.7)

Масса
1 моль эквивалентов, выраженная в граммах,
называется молярной
эквивалентной массой (М_эк)
(г/моль); численно она равна относительной
молекулярной массе эквивалента (кратко
ее называют эквивалентной массой).

М_эк
=
f_В·М. (1.8)

Закон
эквивалентов: массы
взаимодействующих без остатка веществ
соотносятся как их эквивалентные массы.
Математическое выражение закона
эквивалентов:

, (1.9)

где М_эк,1
и М_эк,2
–
эквивалентные массы.

Пример
8. Определить эквивалент
и эквивалентную массу кислорода в Н₂О.

Решение.
Такая формулировка вопроса предполагает
реакцию образования молекулы воды из
кислорода и водорода:

H₂
+ ½O₂
= Н₂О,
то есть с 1 атомом водорода
соединяется ½
атомов кислорода.
Следовательно, Z(О)
= 2. Масса 1 моль атомов кислорода равна
16 г, отсюда
М_эк(O)
= М (О)·
=
= 8 г/ моль.

Эквиваленты
одних и тех же элементов в различных
химических соединениях могут различаться,
так как величина эквивалента зависит
от характера превращения, претерпеваемого
им. Так, в соединении SO₂
эквивалентная масса серы равна 8 г/моль,
что составляет 1/4 от атомной массы, а в
соединении SO₃
–
5,3 г/моль, что составляет 1/6 от атомной
массы серы (Z_S
= 4 и 6, соответственно). Практический
расчет эквивалентной массы элемента в
соединении ведут по формуле

М_эк
(элемента) = А_эк
=
, (1.10)

где
А –
атомная масса, ω –
степень окисления элемента в данном
соединении. (Ниже будет показано, что
для реакции образования соединения из
простых веществ Z_В
= |ω|).

Например,
Z_В
(Mn) в соединении KMnO₄
(ω = +7) составляет 7, а
М_эк
(Mn)
=
=

= 7,85 г/моль; в соединении Mn₂O₃
(ω = +3) – Z_В
= 3 и
М_эк
(Mn)
=
=

= 18,3 г/моль. (55-
масса 1-го моля атомов марганца или
атомная масса).

Эквивалентная
масса вещества в химических реакциях
имеет различные значения в зависимости
от того, в каком взаимодействии это
вещество участвует. Если во взаимодействии
сложного вещества участвует его известное
количество или известно количество
реагирующих групп, то для расчета
эквивалентных масс можно пользоваться
следующими правилами и формулами.

а)
Вещества друг с другом реагируют
одинаковыми количествами эквивалентов.
Например,
в реакции

2Al
+ 3/2O₂
= Al₂O₃

6
моль эквивалентов Al
реагируют с таким же количеством
кислорода
(Z_В
(Al)
= 3, Z_В
(O)
= 2).

б)
Эквивалентная масса кислоты в реакциях
замещения ионов водорода равна:

М
_{эк.
кислоты}
=

(1.11)

Пример
9. Определить эквивалент
и эквивалентную массу H₂SO₄
в реакциях:

1. H₂SO₄
   + KOH
   = KHSO₄
   + H₂O
   ;

1. H₂SO₄
   + 2KOH
   = K₂SO₄
   + 2H₂O
   .

Решение.
В первой реакции
заместился один ион водорода, следовательно,
эквивалент серной кислоты равен 1, Z_В
(H₂SO₄)
= 1, М_эк(H₂SO₄)
= М1
= 98 г/моль. Во второй реакции заместились
оба иона водорода, следовательно,
эквивалент серной кислоты равен двум
молям, Z_В
(H₂SO₄)
= 2, а M_эк
(H₂SO₄)
= 98·½
= 49 г/моль.

в)
Эквивалентная масса основания в реакции
замещения ионов гидроксила равна:

М_{эк.
основания}
=
.(1.12)

Пример
10. Определить эквивалент и эквивалентные
массы гидроксида висмута в реакциях:

1)
Bi(OH)₃
+ HCl = Bi(OH)₂Cl
+ H₂O;

2)
Bi(OH)₃
+ 3HCl = BiCl₃
+ H₂O.

Решение.
1)
Z_В
Bi(OH)₃
= 1, M_эк Bi(OH)₃
= 260 г/моль (т. к. из трех ионов гидроксила
заместился один);

2) Z_В
Bi(OH)₃
= 3, a M_эк Bi(OH)₃
= 260·= 86,3 г/моль (т. к. из трех ионов ОН^–
заместились все три).

г)
Эквивалентная
масса соли в реакциях полного замещения
катиона или аниона равна:

М_{эк.
соли}
=

или

(1.13)

М_{эк
соли}
=
.

Так,
Z_В
Al₂(SO₄)₃
= 3∙2 = 6. Однако в реакции эта величина
может быть больше (неполное замещение)
или меньше (комплексообразование). Если,
например, это соединение участвует во
взаимодействии по реакции

Al₂(SO₄)₃
+ 12KOH
= 2K₃[Al(OH)₆]
+ 3K₂SO₄
,

то
при этом три аниона с суммарным зарядом
6 замещаются 12 ОН^–
ионами, следовательно, 12 эквивалентов
этого вещества должно вступать в реакцию.
Таким образом, Z_В
Al₂(SO₄)₃
=
12, а
М_эк
= М·f_В
= 342/12 = 28,5 г/моль.

д)
Эквивалентная
масса оксида в реакциях полного замещения
равна:

М_{эк
оксида}
=
.(1.14)

Например,
Z_В
(Fe₂O₃)
= 3·2 = 6. М_эк
= М(Fe₂O₃)·f_В
= 160×1/6
= 26,6 г/моль. Однако в реакции

Fe₂O₃
+ 4HCl
= 2FeOHCl₂
+ H₂O

Z_В
(Fe₂O₃)
= 4, М_эк
= М(Fe₂O₃)∙f_В
= 160×1/4
= 40 г/моль, так как Fe₂O₃
взаимодействует с четырьмя эквивалентами
HCl (f_В
= 1).

При
решении задач, связанных с газообразными
веществами, целесообразно пользоваться
значением эквивалентного
объема.
Это объем, занимаемый одним молем
эквивалентов газообразного вещества.

Пример
11. Рассчитайте эквивалентные объемы
газообразных водорода и кислорода при
н.у.

Решение.
Для водорода при н.у. этот объем равен
11,2 литров (молярный объем Н₂составляет 22,4 л, а так как М_эк(Н)
= 1г (т.е. в 2 раза меньше, чем молярная
масса), то эквивалентный объем будет в
2 раза меньше молярного, т. е. 11,2 л),для
кислорода – 5,6л (молярный объем О₂составляет 22,4 л, а так как М_эк(О)
= 8г (т.е. в 4 раза меньше, чем молярная
масса О₂), то эквивалентный
объем будет в 4 раза меньше, чем молярный.

Пример
12.На
восстановление 1,80 г оксида металла
израсходовано 883 мл водорода (н.у.).
Вычислить эквивалентные массы оксида
и металла.

Решение.
Согласно закону эквивалентов (1.9) массы
(объемы) реагирующих веществ пропорциональны
их эквивалентным массам (объемам):

. Отсюда

(г/моль);

+
,

тогда

г/моль.

Пример
13. Вычислить эквивалентную
массу цинка, если 1,168 г Zn вытеснили из
кислоты 438 мл Н₂
(t = 17 ^оС
и Р = 750 мм рт. ст.).

Решение.
Согласно закону эквивалентов (1.9):

;

Из
уравнения Менделеева-Клапейрона
(1.4):

г,

=
32,6 г/моль.

д)
Эквивалентная масса окислителя и
восстановителя определяются
делением молярной массы на изменение
степени окисления в соответствующей
реакции на 1моль.

Пример
14. Определить эквивалентные массы
окислителя и восстановителя в реакции:

_+6
+4
+3
+6

K₂Cr₂O₇
+ 3Na₂SO₃
+ 4H₂SO₄
= Cr₂(SO₄)₃
+ 3Na₂SO₄
+ K₂SO₄
+ 4H₂O.

Решение.
Окислителем в этой реакции являетсяK₂Cr₂O₇,
а восстановителем –Na₂SO₃.
Суммарное изменение степени окисления
хрома вK₂Cr₂O₇Dw(2Cr)
= 2^.(+3) – 2^.(+6) = – 6;
Поэтому

г/моль.

Суммарное
изменение степени окисления серы в
Na₂SO₃:Dw(S)
= +6 – (+4) = +2;

Поэтому

г/моль.

Эквивалентом элемента называют такое его количество, которое соединяется с 1 молем атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях. Например, в соединениях HBr, H2O, PH3 эквиваленты брома, кислорода, фосфора соответственно равны 1 моль, 1/ 2 моль, 1/3 моль. 
Э к в и в а л е н т о м сложного вещества называется такое его количество, которое взаимодействует без остатка с одним эквивалентом водорода или с одним эквивалентом любого другого вещества. Эквивалентную массу вещества вычисляют, исходя из его 
мольной массы. Например, эквивалентные массы KOH, H2SO4, Ca3(PO4)2 соответственно равны 56 г/моль, 49 г/моль, 310 : 6 = 51.7 г/моль. 
(попросту молярная масса деленная на валентность) 
Если соединение простое, то 2Mg+O2=2MgO 
И получается, что эквивалентную массу магния можно получить разделив его молекулярную массу на 2. 
М=24,3/2=12,15 г/моль 
Вроде так, если в реакции не получаются перекиси.