Простейшие стехиометрические расчеты

Эквивалент. Закон эквивалентов.

Эквивалентом вещества называется такое его количество, которое соединяется с 1 молем атомов водорода в химических реакциях.

Эквивалентной массой называется масса 1 эквивалента вещества.

Для определения эквивалента (эквивалентной массы) необязательно исходить из его соединения с водородом. Их можно вычислить по составу соединения данного элемента с любым другим, эквивалент которого известен.

Согласно закону эквивалентов эквивалентные массы сложных веществ определяют по следующим формулам:

;

;

;

.

Эквивалентным объемом называется объем, занимаемый при данных условиях 1 эквивалентом вещества. Эквивалентный объем водорода равен 11,2 л/моль.

ПРИМЕР 1. Определить эквивалент и эквивалентные массы элементов в соединениях HBr, H O, NH .

Решение. В указанных соединениях с 1 молем атомов водорода соединяется 1 моль атомов брома, 1/2 моля атомов кислорода и 1/3 атомов азота. Следовательно, согласно определению, эквиваленты брома, кислорода и азота равны соответственно 1 молю, 1/ 2 моля и 1/ 3 моля. Исходя из мольных масс атомов этих элементов, находим эквивалентные массы этих элементов: у Br она равна 79,9 г/ моль, у кислорода – 16 × 1/2 = 8 г/ моль, у азота- 14 × 1/3 = 4,67 г / моль.

ПРИМЕР 2. При соединении 5,6 г железа с серой образовалось 8,8 г сульфида железа. Найти эквивалентную массу железа и его эквивалент, если известно, что эквивалентная масса серы равна 16 г/ моль.

Решение. Из условия задачи следует, что в сульфиде железа на 5,6 г железа приходится 8,8 - 5,6 = 3,2 г серы. Согласно закону эквивалентов, массы взаимодействующих веществ, пропорциональны их эквивалентным массам. Тогда:

5,6 г железа эквивалентны 3,2 г серы,

Э г/ моль 16 г серы.

Из соотношения следует, что эквивалентная масса железа равна:

5,6 х 16/ 3,2= 28 г/ моль.

Эквивалент железа равен: 28 г/моль: 56 г/ моль = 1/ 2.

ПРИМЕР 3. Некоторое количество металла, эквивалентная масса которого равна 28 г/ моль, вытесняет из кислоты 0,7 л водорода, измеренного при нормальных условиях. Определить массу металла.

Решение. Зная, что эквивалентный объем водорода равен 11,2 л/моль, составляем пропорцию:

28 г металла эквивалентны 11,2 л водорода

Х г металла эквивалентны 0,7 л водорода.

Тогда Х = 0,7 × 28 / 11,2 = 1,75 г.

РЕШИТЬ САМОСТОЯТЕЛЬНО ЗАДАЧИ 1-3

1. При сгорании 5 г металла образуется 9,44 г оксида металла. Определить эквивалентную массу металла. Ответ: 9,01 г/ моль.

2. Мышьяк образует два оксида, из которых один содержит

65,2%, а другой - 75,7% мышьяка. Определить эквивалентные массы As в обоих случаях. Ответ: 15 и 24,9 г / моль.

3. Эквивалентная масса металла в 2 раза больше, чем эквивалентная масса кислорода. Во сколько раз масса оксида больше массы металла?

ОСНОВНЫЕ ГАЗОВЫЕ ЗАКОНЫ.

Состояние газа характеризуется его температурой, давлением и объемом. Если температура равна 273 К, а давление равно нормальному атмосферному (760 мм ртутного столба или 101, 325 кПа), то условия, при которых находится газ, называются нормальными.

Закон Бойля-Мариотта формулируется так; При постоянной температуре давление, производимое данной массой газа, обратно пропорционально объему газа:

P V = const или P / P = V / V .

ПРИМЕР 1. При некоторой температуре давление газа, занимающего объем 3 л, равно 93,3 кПа (700 мм рт. ст.). Каким станет давление газа, если, не изменяя температуры, уменьшить объем газа до 2,8 л?

Решение. Обозначив искомое давление через P , можно найти его величину:

P / 93,3 = 3/ 2,8. Тогда P = 93, 3 × 3/ 2,8 = 100 кПа (750 мм рт. ст.).

Закон Гей-Люссака: при постоянном давлении объем газа изменяется прямо пропорционально абсолютной температуре Т:

V / T = V / T или V/ T = const.

ПРИМЕР 2. При 27 С объем газа 600 мл. Какой объем займет газ при 57 С, если давление будет оставаться постоянным?

Решение. По условию задачи V = 600 мл, Т =273+ 27 = 300 К.

Подставляя эти значения в уравнение Гей-Люссака, получим:

600/ 300 = V / 330, откуда V = 600 × 330/ 300 = 660 мл.

Зависимость между объемом газа, давлением и температурой можно выразить общим уравнением, объединяющим законы Бойля - Мариотта и Гей-Люссака:

PV/ T = P V / T .

В уравнении буквенные обозначения с индексом “0” относятся к нормальным условиям существования газа, а без индексов - к любым условиям.