Как найти молярную массу эквивалента h3po4

Подробности
Категория: Химия-Шиманович

Вычисление количества вещества эквивалента и молярной массы эквивалента фосфорной кислоты

Задание 8. 
Вычислите количество вещества эквивалента и молярную массу эквивалента Н3РО4 в реакциях образования: а) гидрофосфата; б) дигидрофосфата; в) ортофосфата.
Решение:
Уравнения реакций имеют вид:

а) H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O;

б) H3PO4 + 2NaOH = NaHPO4 + 2H2O;

в) H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O.

Молярная масса эквивалента сложного вещества, как и молярная масса эквивалента элемента, может иметь различные значения и зависит от того, в какую реакцию обмена вступает это вещество. Молярная масса эквивалента кислоты (основания) равна молярной массе (М), делённой на число атомов водорода (гидроксильных групп), замещённых в данной реакции на металл (на число вступающих в реакцию гидроксильных групп). Следовательно, эквивалентная масса H3PO4 в реакции (а) М(H3PO4)/1 = 98/1 = 98 г/моль, в  реакции (б) –  М(H3PO4)/2 = 98/2 = 49 г/моль, а в реакции (в) – М(H3PO4)/3 = 98/3 = 32,67 г/моль.

Второй способ решения данной задачи

а) Так как H3PO4 взаимодействует с одной молекулярной массой эквивалента  (молекулой) NaOH в реакции (а), то её молярная масса эквивалента равна М(H3PO4)/1 = 98/1 = 98 г/моль.

б) H3PO4 в данной реакции взаимодействует с двумя молярными массами эквивалента NaOH, ), то её молярная масса эквивалента равна М(H3PO4)/2 = 98/1 = 49 г/моль.

в) H3PO4 в данной реакции взаимодействует с тремя молярными массами эквивалента NaOH, ), то её молярная масса эквивалента равна М(H3PO4)/3 = 98/3 = 32,67 г/моль.


Определить эквивалентную массу

Вычислить фактор эквивалентности и определить эквивалентную массу ортофосфорной кислоты (H3PO4) в реакциях образования гидрофосфата,  дигидрофосфата и ортофосфата.

Решение задачи

Напомню, фактор эквивалентности (fэкв) (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.

Молярная масса эквивалента – это масса одного моль эквивалента вещества, равная произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества.

определить эквивалентную массу

Фактор эквивалентности и эквивалентная масса вещества определяются той реакцией в которой данное вещество принимает участие, так как у одного и того же вещества в различных реакциях различны фактор эквивалентности и эквивалентная масса.

Запишем уравнения реакций  образования:

А. гидрофосфата

реакция образования гидрофосфата

Так как в одной молекуле ортофосфорной кислоты (H3PO4) замещается 2 атома водорода (H), следовательно, фактор эквивалентности (fэкв) ортофосфорной кислоты (H3PO4) равен 1/2:

f экв. (H3PO4) = 1/2

Учитывая, что молярная масса ортофосфорной кислоты (H3PO4) равна 98 г/моль (смотри таблицу Менделеева), определим эквивалентную массу ортофосфорной кислоты (H3PO4):

определить эквивалентную массу кислоты

Б. дигидрофосфата

реакция образования дигидрофосфата

Так как в одной молекуле ортофосфорной кислоты (H3PO4) замещается 1 атом водорода (H), следовательно, фактор эквивалентности (fэкв) ортофосфорной кислоты (H3PO4) равен 1:

f экв. (H3PO4) = 1

Учитывая, что молярная масса ортофосфорной кислоты (H3PO4) равна 98 г/моль (смотри таблицу Менделеева), определим эквивалентную массу ортофосфорной кислоты (H3PO4):

определить эквивалентную массу кислоты

В. ортофосфата

реакция образования фосфата

Так как в одной молекуле ортофосфорной кислоты (H3PO4) замещается 3 атома водорода (H), следовательно фактор эквивалентности (fэкв) ортофосфорной кислоты (H3PO4) равен 1/3:

f экв. (H3PO4) = 1/3

Учитывая, что молярная масса ортофосфорной кислоты (H3PO4) равна 98 г/моль (смотри таблицу Менделеева), определим эквивалентную массу ортофосфорной кислоты (H3PO4):

определить эквивалентную массу кислоты

Ответ:

фактор эквивалентности ортофосфорной кислоты в реакции образования гидрофосфата равен 1/2, молярная масса эквивалента равна 49 г/моль;

фактор эквивалентности ортофосфорной кислоты в реакции образования дигидрофосфата равен 1, молярная масса эквивалента равна 98 г/моль;

фактор эквивалентности ортофосфорной кислоты в реакции образования ортофосфата равен 1/3, молярная масса эквивалента равна 32,667 г/моль.

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.

Пример
2.
Вычислите
молярную концентрацию эквивалентов
ортофосфорной кислоты в 20%-ном растворе
H3PO4,
плотность которого 1,020 г/см3,
учитывая уравнение

H3PO4
+
3KOH = K3PO4
+ 3H2O.

Решение.
Молярная
концентрация эквивалентов вещества х
(символ Сэкв
(х), единица
измерения моль/м3
или моль/л) определяется количеством
вещества эквивалентов nэкв(х),
находящихся в 1 л раствора.

Молярная
концентрация эквивалентов зависит от
реакции, так как одно и то же вещество
в различных реакциях может иметь разные
значения эквивалентного числа.

  1. Рассчитываем
    фактор эквивалентности H3PO4
    в данной реакции.

Реагент
КОН обменивает с одной формульной
единицей 1 ФЕ (H3PO4)
три гидроксильные группы ОН,
каждая их которых эквивалентна иону
Н+.
Следовательно, эквивалентное число Z
(H3PO4)
= 3, фактор эквивалентности f(H3PO4)
=

.

  1. Рассчитываем
    молярную массу эквивалентов.

Молярная
масса эквивалентов H3PO4
равна произведению фактора эквивалентности
H3PO4
на молярную массу H3PO4
(98 г/моль):

Мэкв(H3PO4)
= f(H3PO4)
·

=
1/3 · 98 = 32,66 г/моль

  1. Вычислим массу 1
    л раствора, исходя из значений плотности:

m
= υ
· ρ
= 1000 мл · 1,020 г/см3
= 1020 г.

Содержание
H3PO4
в 1 л раствора найдем из пропорции:

в
100 г раствора H3PO4
содержится 20 г H3PO4;

в
1020 г раствора H3PO4
содержится х г H3PO4,

х
=

г.

4.
Определим количество вещества эквивалентов
H3PO4
в 1 л раствора.

Количество вещества
эквивалентов показывает количество
вещества (в молях), в котором частицами
являются эквивалентны (реальные или
условные частицы вещества).

Количество
вещества эквивалентов H3PO4
в 1 л раствора получим делением числа
граммов H3PO4
в 1 л раствора на молярную массу
эквивалентов H3PO4:

nэкв3PO4)
=

моль,

т.е. получим 6,25
моль вещества.

Значит
Сэкв
(H3PO4,
Н2О,
f
=

)
= 6,25 моль/л или 6,25Н H3PO4,
т.е. 1 л этого раствора содержит 6,25 моль
эквивалентов ортофосфорной кислоты.

Пример
3.
Учитывая
уравнение реакции

KOH
+ H2SO4
= KHSO4
+ H2O,

Рассчитайте
фактор эквивалентности f(KOH)
и f(H2SO4).
Определите молярную концентрацию
эквивалентов раствора серной кислоты
H2SO4,
если на нейтрализацию 24,5 мл кислоты
потребовалось 23,0 мл раствора гидроксида
калия KOH,
Сэкв(KOH)
= 0,15 моль/л.

Решение.
Растворы
различной молярной концентрации
эквивалентов взаимодействуют в объемах,
обратно пропорциональных их молярным
концентрациям эквивалентов.

Зная молярную
концентрацию эквивалентов одного из
двух реагирующих растворов и их объемы,
определяем молярную концентрацию
эквивалентов второго раствора:

или
Сэкв(А)
· Vp(A)
= Cэкв(В)
· Vp(B),

  1. Рассчитаем
    фактор эквивалентности f(KOH)
    и f(H2SO4).
    Реагент KOH
    обменивается с одной формульной единицей
    1 ФЕ H2SO4
    одну гидроксильную группу ОН,
    которая эквивалентна иону Н+.
    Следовательно, эквивалентное число
    Z(H2SO4)
    = 1, фактор
    эквивалентности f(H2SO4)
    = 1.

Эквивалентное
число Z(KOH)
= 1, f(KOH)
= 1.

  1. Вычислим
    молярную концентрацию эквивалентов
    раствора H2SO4.


,
отсюда

Сэкв2SO4,
Н2О,
f
= 1) =

=

=0,14
моль/л или 0,14Н H2SO4.

Пример
4.
Определить
массу (г) перманганата калия KMnO4,
необходимую для приготовления 0,5 л 0,2н
раствора, предназначенного для изучения
окислительных свойств вещества в кислой
среде

MnO4
+ 8H+
+ 5e
= Mn2+
+ 4H2O.

Решение.

  1. Определим
    фактор эквивалентности f(KMnO4).

Ионно-электронное
уравнение полуреакции показывает, что
степень окисления марганца изменяется
от +7 до +2. Одна формульная единица MnO4
присоединяет пять электронов, поэтому
эквивалентное число Z(MnO4)
= 5. Следовательно, эквивалентное число
KMnO4
равно Z(KMnO4)
= 5, фактор эквивалентности f(KMnO4)
=

.
Молярная масса KMnO4
равна

=
158 г/моль.

  1. Вычислим
    массу KMnO4
    необходимую для приготовления 0,5 л 0,2н
    раствора.

Молярная
концентрация эквивалентов Сэкв(х)
равна отношению количества вещества
эквивалентов nэкв(х)
к объему раствора Vp:


,

где
mx
– масса вещества (г);

f(x)
– фактор эквивалентности;

Мх
– молярная масса вещества, г/моль;

Vp
– объем раствора (л).

Отсюда можно
рассчитать массу вещества:


,

г.

Ответ:
Для приготовления 0,5 л 0,2н раствора
необходимо взять 3,16 г KMnO4.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

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

Вычислить эквивалент H3РO4 в реакциях с раствором КОН с образованием КH2РO4; К2HРO4; К3РO4.

Решение.

1) КОН + H3РO4 = КH2РO4 + H2O

Образуется 1 молекула H2O, т.е. в H3РO4 замещается 1 атом водорода, поэтому Э (H3РO4) = М (H3РO4)/ 1 = 98/1 = 98 г/моль

2) 2КОН + H3РO4 = К2HРO4 + 2 H2O

Образуется 2 молекулы H2O, т.е. в H3РO4 замещается 2 атома водорода, поэтому Э (H3РO4) = М (H3РO4)/ 2 = 98/2 = 49 г/моль

3) 3КОН + H3РO4 = К3РO4 + 3 H2O

Образуется 3 молекулы H2O, т.е. в H3РO4 замещается 3 атома водорода, поэтому Э (H3РO4) = М (H3РO4)/ 3 = 98/3 = 32,67 г/моль

Добавить комментарий