Как найти эквивалентный объем кислорода

Выше
уже говорилось, что простые вещества
(или химические соединения), вступающие
в химические реакции друг с другом, а
также продукты реакций находятся в
строго определенных количественных
соотношениях. Следствием этого факта
было введение в научный и практический
обиход понятия эквивалент.

Эквивалентом
химического элемента
(или
молем
эквивалентов)
называется такое его количество, которое
может заместить или присоединить к себе
в химических реакциях 1моль атомов
водорода или любого другого химического
элемента, эквивалент которого известен.

В
соединениях НС1, H₂S,
NH₃,
CH₄
эквиваленты хлора, серы, азота и углерода
равны 1 молю, 1/2 моля, 1/3 моля и 1/4 моля,
соответственно.

Эквивалент
(или
моль эквивалентов) сложного вещества
– это такое его количество, которое
взаимодействует без остатка с одним
эквивалентом атомов водорода или с
одним эквивалентом любого другого
вещества.

Масса
одного эквивалента
(или моля эквивалентов) химического
элемента или вещества называется их
эквивалентной массой (или молярной
массой эквивалентов).

Единицей
измерения эквивалентной массы служит
г/моль.

Эквивалентная
масса химического элемента М_э
равна отношению мольной массы атомов
М_А
к его валентности В:

.

Так,
эквивалентные массы хлора, серы, азота
и углерода в приведенных выше соединениях
равны 34,45 г/моль, (32/2 = 16) г/моль, (14/3 = 4,67)
г/моль и (12/4 = 3) г/моль.

Способ
определения эквивалентной массы сложных
соединений зависит от их класса. Так,
эквивалентная масса М_эк
кислоты
равна ее мольной массе М_к,
деленной на основность О (число ионов
водорода Н⁺,
которое кислота отдает в реакции с
основанием: основность НС1 равна 1, H₂SO₄
– 2, Н₃РО₄
– 3):

.

Эквивалентная
масса М_эо
основания равна его мольной массе М,
отнесенной к валентности металла В_Ме:

.

И
наконец, эквивалентная масса M_эc
соли определяется как отношение ее
мольной массы М_с
к произведению валентности металла В_Ме
на число k
его атомов в молекуле:

.

Многие
элементы, соединяясь друг с другом,
могут образовывать по несколько
соединений (например, СО и СО₂).
Отсюда следует, что эквивалент химического
элемента и его эквивалентная масса
могут различаться в зависимости от
того, какое соединение было взято для
их определения. Так, в случае приведенных
выше моно- и диоксида углерода эквивалентные
массы углерода равны, соответственно,
(12/2 = 6) г/моль и (12/4 = 3) г/моль, поскольку
мольная масса атомов углерода равна 12
г/моль, а его валентность равна 2 в случае
монооксида углерода и 4 – в случае
диоксида.

Кроме
понятия эквивалентной массы, широко
пользуются также понятием эквивалентного
объема,
под которым понимают объем, который
занимает 1 эквивалент рассматриваемого
газообразного вещества. Единицей
измерения эквивалентного объема является
л/моль. Поскольку 1 эквивалент водорода
(атомарного) составляет половину 1 моля
молекулярного водорода, становится
понятно, что эквивалентный объем водорода
при нормальных условиях равен половине
мольного объема, т. е. 11,2 л/моль.
Соответственно, эквивалентный объем
кислорода равен 5,6 л/моль, так как
эквивалент кислорода равен 1/4 моля, т.
е. в 2 раза меньше эквивалента водорода.

Изучение
количественных закономерностей
химических реакций привело к установлению
закона
эквивалентов.

Массы
m₁
и m₂
(или объемы V₁
и V₂)
реагирующих друг с другом веществ
пропорциональны их эквивалентным массам
М_Э1
и М_Э2
(объемам V_Э1,
и V_Э2):

.

Из
этого уравнения легко получается
соотношение:

.

где
v₁,
и v₂
— количества эквивалентов реагентов.

Таким
образом, количества эквивалентов
реагирующих без остатка веществ равны
между собой.

Пример
3.1.
Чему равна эквивалентная масса металла,
если при взаимодействии 3 г его оксида
с серной кислотой образовалось 9 г
сульфата?

Решение:

Составим
уравнение реакции и для наглядности
проставим под формулами оксида и сульфата
их массы:

МеО +
H₂SO₄
= MeSO₄
+ Н₂О

Эквивалентная
масса металла равна отношению его
мольной массы М_Ме
к валентности. Записав формулу оксида
в виде МеО, мы тем самым определили, что
валентность металла равна 2. Нам остается
найти мольную массу металла. Для этого
составим пропорцию:

3
г оксида так относится к 9 г
сульфата, как

мольная
масса оксида относится к мольной
массе сульфата

(М_Мс
+ 16) г/моль (М_ме
+ 96) г/моль

Из
этой пропорции получаем следующее
равенство:

(М_Ме
+ 16)*9 = (М_Ме
+ 96)*3.

Откуда
находим, что М_Ме=24
г/моль.

Деля
эту величину на найденную валентность,
находим, что эквивалентная масса металла
М_э
= 12 г/моль.

Ответ:
М_э
= 12 г/моль.

Пример
3.2.
При взаимодействии с водой некоторого
количества металла с эквивалентной
массой, равной 19,55 г/моль, выделилось 3
л водорода. Определить массу металла.

Решение:

Поскольку
эквивалентный объем водорода известен
(11,2 л/моль), составим пропорцию:

19,55
г/моль металла эквивалентны 11,2 л/моль
водорода

х
г
металла эквивалентны 3 л водорода

Откуда:

г.

Ответ:
Масса металла равна 5,24 г

Задачи

3.1. При
сгорании 5,00 г металла образуется 9,44 г
его оксида. Определить эквивалентную
массу металла.

3.2.
Определить эквивалентные массы металла
и серы, если 3,24 г металла образует 3,48 г
оксида и
3,72 г сульфида.

3.3.
Вычислить атомную массу двухвалентного
металла и определить, какой это металл,
если 8,34 г металла окисляются при
нормальных условиях 0,680 л кислорода.

3.4. Для
растворения 16,8 г металла потребовалось
14,7 г серной кислоты. Определить
эквивалентную массу металла и объем
выделившегося водорода (условия
нормальные).

3.5.
1,60 г кальция и 2,61 г цинка вытесняют из
кислоты одинаковые количества водорода.
Вычислить эквивалентную массу цинка,
зная, что эквивалентная масса кальция
равна 20,0 г/моль.

3.6. На
нейтрализацию 2,45 г кислоты идет 2,00 г
гидроксида натрия. Определить эквивалентную
массу кислоты.

3.7.
Сколько эквивалентных масс содержится
в молярной массе ортофосфорной кислоты?

3.8.
Найти отношение между эквивалентными
массами серы в следующих ее соединениях:

1) SO₂;

2) SO₃;

3) H₂S;

4)
H₂SО₄.

3.9.
Определить эквивалент серы в ее оксидах,
содержащих 40 и 50 % серы.

3.10. На
нейтрализацию 2,45 г кислоты израсходовано
2 г гидроксида натрия. Определить
эквивалентную массу кислоты.

3.11. 1
г четырехвалентного элемента соединяется
с 0,27 г кислорода. Определить, какой это
элемент.

3.12.
При сгорании 10,8 г металла расходуется
6,72 л кислорода при нормальных условиях.
Определить эквивалентную массу металла.

3.13.
Одно и то же количество металла соединяется
с 4.8 г кислорода и с 48 г одного из галогенов.
Какой это галоген?

3.14.
При сгорании 5,4 г трехвалентного металла
образовалось 10,2 г оксида. Какой взят
металл?

3.15.
2,71 г хлорида трехвалентного металла
взаимодействуют с 2 г гидроксида натрия.
Назвать металл, входящий в состав соли.

3.16.
Для растворения 5,4 г металла потребовалось
29,4 г серной кислоты. Определить
эквивалентную массу металла и объем
выделившегося при нормальных условиях
водорода.

3.17.
Определить валентность железа в хлоридах,
если в одном содержится 34,5 % железа, а в
другом – 44.1 %.

3.18.
Одно и то же количество металла соединяется
с 1 г кислорода и с 2 г другого элемента.
Определить эквивалент этого элемента.

3.19.
Определить эквивалент металла в следующих
соединениях:

1)
Mn₂O₇;

2)
Mg₂P₂O₇;

3) CrO₃;

4)
Ва(ОН)₂;

5)
Са₃(РО₄)₂.

3.20.
При нагревании 5 г металла получено 5,4
г оксида. Определить эквивалент металла.

3.21. Из
3,85 г нитрата металла получено 1,60 г его
гидроксида. Вычислите молярную массу
эквивалента металла.

3.22. В
какой массе Сa(OH)₂
содержится столько же эквивалентных
масс, сколько в 312 г Al(OH)₃?

3.23.
Сколько металла, эквивалентная масса
которого
12,16 г/моль, взаимодействуют
с 310 см³
кислорода при нормальных условиях?

3.24.
При взаимодействии 3,24 г трёхвалентного
металла с кислородом выделилось 4,03 л
водорода при нормальных условиях.
Вычислить молярную массу эквивалента,
молярную и относительную массы металла.

3.25. Из
3,31 г нитрата металла получено 2,78 г его
хлорида. Вычислите молярную массу
эквивалента этого металла.

Соседние файлы в папке химия

• #
• #

Подробности

Категория: Химия-Шиманович

КОМИТЕТ
ОБРАЗОВАНИЯ ГОРОДА КУРСКА

муниципальное
бюджетное общеобразовательное учреждение

«Средняя
общеобразовательная школа № 50                                                        
имени Юрия Алексеевича Гагарина»

305018,
г. Курск, ул. Серегина, д.12

тел. 38-34-14,
37-94-55. E – mail: kursk50@yandex.ru

 

МЕТОДИЧЕСКАЯ
РАЗРАБОТКА УРОКА ХИМИИ

 в
8 классе. Факультатив.

Урок
– лекция

Тема
«Понятие эквивалент. Лекция № 1»

Выполнила:

Березанская
Юлия Александровна, учитель химии

Курск

2020

Цели:

·                  
углубление
знаний по химии;

·                  
развитие
способностей и интереса к химии;

·                  
развитие умений
самостоятельной добычи знаний;

·                  
профессиональная
ориентация учащихся.

Задачи:

Образовательные:

·                  
познакомить с понятиями
эквивалент, фактор эквивалентности, закон эквивалентов;

·                  
научить решать задачи,
используя для расчетов эквиваленты;

·                  
повторить и закрепить знания о
структурных формулах молекул веществ, валентности;

Воспитательные:

·                  
развивать настойчивость и 
умение преодолевать  трудности для достижения намеченной цели;

Развивающие:

·                  
формирование способностей
сравнительного анализа;

·                  
умение находить оптимальные
решения;

·                  
прививать интерес к нахождению
новых рациональных способов решения классических задач.

Тип урока: дистанционные образовательные технологии, вводный урок.

Вид урока: урок-лекция.

Межпредметные
связи: математика.

Педагогические
технологии: организация самостоятельной
деятельности школьников.

Результаты:
понимание учениками смысла понятий эквивалент, фактор эквивалентности, закон
эквивалентов. Умение применять расчеты с использованием эквивалентов в решении классических
задач.

Материалы: конспект лекции.

Ход урока.

Понятие эквивалент
 современным школьникам не изучается, но использование эквивалента очень
облегчает решение многих задач.

 

 

 

Не
будем пока  вводить  новые понятия и определения. Рассмотрим рисунки:

Рис 1. Молекула воды.           Рис.2.
Молекула аммиака.             Рис. 3. Молекула метана

Хорошо видно, что в образовании одной
связи в молекуле воды (рис.1) участвует целая часть атома водорода и половина
(1/2 часть) атома кислорода, в молекуле аммиака (рис.2)  в образовании одной
связи участвует один целый атом водорода и треть (1/3 часть) атома азота, в
молекуле метана (рис.3)  в образовании одной связи участвует один целый атом
водорода и четверть (1/4 часть) атома углерода.

Рассмотрим дроби
1/2,1/3, 1/4. В знаменателе каждой дроби стоит число, по значению и смыслу- это
валентность атома: кислорода-II, азота-III, углерода-IV. Это число называется эквивалентным
числом, обозначают Z, а значение 1/ Z – называют фактором
эквивалентности. Он показывает долю атома, которая в реакциях
ионного обмена равноценна одному целому атому водорода (или доля атома, которая
участвует в образовании одной связи с одним атомом водорода).

Эквивалент-это
реальная или условная частица (или доля реальной частицы), которая в
кислотно-основных реакциях и реакциях ионного обмена равноценна одному иону
водорода Н⁺ или одному иону ОН^—.

В
расчетах мы пользуемся массами эквивалентов или количеством вещества
эквивалентов.

Масса эквивалента–
это и есть масса доли атома, рассчитываем массу доли так: делим массу атома на эквивалентное
число (валентность атома в соединении).

Если молярную
массу эквивалента атома обозначить Мэкв, то получим формулу:                                        Мэкв=

Или молярную массу
атома умножаем на фактор эквивалентности, что математически не меняет смысла
расчетов:

Мэкв=М*1/
Z

Разберем на примере молекул воды, аммиака,
метана:

Мэкв(О)=16г/моль *1/2=8г/моль, тогда масса
эквивалента кислорода 8 г/моль,

Мэкв(N)=14г/моль
*1/3=14/3 г/моль, тогда масса эквивалента азота 14/3 г/моль,

Мэкв(С)=12г/моль *1/4=3г/моль, тогда масса
эквивалента углерода 3 г/моль,

Мэкв(Н)=1г/моль*1/1=1г/моль, тогда масса
эквивалента водорода  1г/моль.

Введение
в химию понятия «эквивалент» произошло в конце 18 – начале 19 века. Понятие эквивалент
вытекает из закона постоянства состава:

элементы
соединяются друг с другом в строго определенных количественных соотношениях.

С
введением понятия «моль» как единицы количества вещества появилось

соответствующее
определение эквивалента.

Эквивалент
элемента – это такое его количество, которое
соединяется с одним молем атомов водорода или замещает то же количество атомов
водорода в химических реакциях.

Закон эквивалентов
сформулирован так:

массы (объемы)
реагирующих друг с другом веществ пропорциональны их эквивалентным массам
(объемам)

или можно
сформулировать кратко:

Вещества реагируют
и образуются согласно их эквивалентам.

Для реакции aA
+ bB
= cC
+dD
закон эквивалентных отношений выглядит так:

 =        или    =

Как
видим, посчитать эквивалентные массы не сложно, а в расчетах не надо учитывать 
коэффициенты.

Теперь рассмотрим задачу
4 из Пригласительного этапа олимпиады школьников Сириус:

Задание 4. Одно и
то же  количество вещества металла реагирует с 1,68г кислорода и 26,67 г
галогена. Определите галоген, если известно, что валентность металла в оксиде и
галогениде одна и та же. В ответе запишите химический знак элемента.

Решение. По закону
эквивалентных отношений:

m(О₂),
m(Hal₂)
даны по условию, молярную массу эквивалента кислорода рсчитаем M_экв(О)
=16/2=8, молярную массу галогена выразим и рассчитаем

г/моль

Зная молярную массу эквивалента галогена,
найдем молярную массу атома галогена: М=127*1=127г/моль, это йод

Ответ: I

Используя понятие эквивалент, можно решить
и задачу 11 этой же Олимпиады.

Задание 11. 22,1 г оксида металла,
известного человечеству с древности, полностью восстановили до простого
вещества, используя 3,36 л (н. у.) водорода. Определите металл, в ответе
запишите его порядковый номер.

Для
газообразных соединений пользуются эквивалентным объемом

Эквивалентный объем – это объем, который занимает 1 эквивалент
рассматриваемого газообразного вещества.

Измеряется эквивалентный объем в л/моль. Поскольку 1 эквивалент
водорода (атомарного) составляет половину 1 моля молекулярного водорода, то
эквивалентный объем водорода при нормальных условиях равен половине мольного
объема, т.е. 11,2 л/моль. Соответственно, эквивалентный объем кислорода равен
5,6 л/моль, так как эквивалент кислорода равен 1/4 моля (два атома, каждый с
валентностью II).

Закон
эквивалентных отношений с участием газообразных веществ можно записать так:

                        
 = , где -это объем газа, а

В оксидах: масса эквивалентов
оксида равна сумме эквивалентов металла и кислорода

Мэкв(МеО)=Мэкв(Ме)+Мэкв(О)

(эквиваленты
сложных веществ мы рассмотрим на следующем уроке)

Решение.
По закону эквивалентных отношений:                                                  =

, подставим в формулу и решим относительно Мэкв(Ме):

Мэкв(Ме)=г/моль

Мы получили эквивалентную массу металла, но по условию нам не дана
валентность металла, тогда рассуждаем, если металл одновалентный, то ищем в
таблице металл с массой 65,67, не находим. Если металл двухвалентный, то ищем
металл с массой 65,67*2=131,34:ксенон он-не металл. Дальше предполагаем
валентность три: 65,67*3=197. Это золото и полностью удовлетворяет условию
задачи.

Ответ: 79.

Для закрепления предлагаю решить подобные
задачи:

1.      Расчитайте
молярную массу эквивалентов некоторого неметалла (неМе), если известно, что его
образец массой 1,0 г полностью сгорает в кислороде, масса которого также равна
1,0г. Назовите неметалл, если степень его окисления в оксиде равна +4.

Ответ: сера.

2.      При
растворении в кислоте некоторого металла массой 1,8г выделилось 2,24л водорода.
Определите молярную массу эквивалентов этого металла.

Ответ: 9г/моль

Справочник
урока:

Закон постоянства
состава:

элементы
соединяются друг с другом в строго определенных количественных соотношениях.

Z –  эквивалентное
число- валентность атома

1/ Z – фактором
эквивалентности- доля атома, которая участвует в
образовании одной связи с одним атомом водорода.

Эквивалент –это
реальная или условная частица (или доля реальной частицы), которая в
кислотно-основных реакциях и реакциях ионного обмена равноценна одному иону
водорода Н⁺ или одному иону ОН^—.

Эквивалент
элемента – это такое его количество, которое
соединяется с одним молем атомов водорода или замещает то же количество атомов
водорода в химических реакциях.

Закон эквивалентов:

массы (объемы)
реагирующих друг с другом веществ пропорциональны их эквивалентным массам
(объемам)

или кратко: Вещества реагируют и образуются
согласно их эквивалентам.

М_экв(А)=М(А)/Z,  n_экв(А)=n(A)/Z

Закон эквивалентов:
вещества реагируют и образуются согласно их эквивалентам. 
Для реакции aA + bB
= cC
+dD:  

 =        или    =

Эквивалентный объем – это объем, который занимает 1 эквивалент
рассматриваемого газообразного вещества.

Закон
эквивалентных отношений, если один из участников процесса- газ:   =

В оксидах: масса
эквивалентов оксида равна сумме эквивалентов металла и кислорода

Мэкв(МеО)=Мэкв(Ме)+Мэкв(О)

На следующем уроке мы
рассмотрим эквиваленты сложных веществ: оксидов, кислот, оснований, солей,
рассмотрим способы решения задач на процентное содержание атомов с помощью
эквивалентов.

До встречи!