Эквиваленты простых и сложных beщесtb. Закон эквивалентов

Пример 1. На восстановление 7,09 г оксида двухвалентного металла требуется 2,24 л водорода, измеренного при нормальных условиях (н.у.). Вычислить эквиваленты оксида и металла. Чему равна атомная масса металла?

Решение: По закону эквивалентов массы веществ m₁ и m₂, вступающих в реакцию, пропорциональны их эквивалентам:

(1)

(2)

Если одно из веществ находится в газообразном состоянии, то его количество измеряется в объемных единицах (см³, л, м³, мл).

В формуле (2) отношение заменяем равным ему отношением

где - объем водорода, л;

- эквивалентный объем водорода, л;

и получаем следующую формулу:

(3)

Эквивалентная масса водорода (1,008 г) равна половине массы его моля (2,016 г), поэтому согласно следствию из закона Авогадро (при н.у.):

Из формулы (3) находим эквивалент оксида металла Э_Мео

По закону эквивалентов , отсюда

Атомную массу металла определяем из соотношения Э = А/В, где Э - эквивалент металла, А - атомная масса металла, В - валентность элемента.

А = Э * В = 27,45 * 2 = 54,9.

 

Пример 2. Сколько металла, эквивалент которого 12,16, взаимодей­ствует с 310 см³ кислорода, измеренного при н.у.?

Решение. Моль 0₂ (32 г) при н.у. занимает объем 22,4 л, а эквивалентный объем кислорода (8 г/моль) - 22,4/4 = 5,6 л/моль. По закону эквивалентов:

Пример 3. Вычислить эквиваленты Н₂SO₄ и Al(OH)₃ в реакциях, выраженных уравнениями:

H₂SO₄ + KOH = KHSO₄ + H₂O (1)

H₂SO₄ + Mg = MgSO₄ + H₂ (2)

Al(OH)₃ + HCl = Al(OH)₂Cl + H₂O (3)

Al(OH)₃ + 3HNO₃ = Al(NO₃)₃ + 3H₂O (4)

Решение. Эквивалент сложного вещества, также как и эквива­лент элемента, может иметь различные значения в зависимости от того, в какую реакцию обмена вступает это вещество. Эквивалент кислоты (ос­нования) равен молекулярной массе М, деленной на число атомов водо­рода, замещенных в данной реакции на металл (на число вступающих в реакцию гидроксильных групп). Следовательно, эквивалент H₂SO₄ в ре­акции (1) равен , а в реакции (2) - . Эквивалент Al(OH)₃ в реакции (3) равен , в реакции (4) - /3.

Пример 4. Из 3,85 г нитрата металла получено 1,60 г его гидроксида. Вычислить эквивалент металла Э_Ме.

Решение. При решении задачи следует иметь в виду: а) экви­валент оксида равен сумме эквивалентов металла и гидроксильной группы; б) эквивалент соли равен сумме эквивалентов металла и кислотного ос­татка. Учитывая сказанное, подставляем соответствующие данные в фор­мулу (1) (пример 1):

1. При восстановлении водородом 10,17 г оксида двухвалентного ме­талла образовалось 2,25 г воды, эквивалент которой 9,00. Вычислите эквиваленты оксида и металла. Чему равна атомная масса металла?

2. Эквивалент трехвалентного металла равен 9. Вычислите атомную массу металла, эквивалент его оксида и процентное содержание кислоро­да в оксиде.

3. Из 1,35 г оксида металла получается 3,15 г его нитрата. Вычис­лите эквивалент металла. Ответ: 32,5.

4. Из 1,3 г гидроксида металла получается 2,85 г сульфата этого же металла. Вычислите эквивалент металла. Ответ: 9.

5. Оксид трехвалентного металла содержит 31,58 % кислорода. Вы­числите эквивалент этого металла.

6. Один оксид марганца содержит 22,56 % кислорода, а другой - 50,50 %, Вычислите эквиваленты марганца в этих оксидах и составьте их формулы.

7. При сгорании серы в кислороде образовалось 12,8 г SО₂. Сколько эквивалентов кислорода требуется на эту реакцию? Чему равны эквива­ленты серы и ее оксида?

8. Вычислите эквиваленты Н₃РО₄ в реакциях образования: а) гидро­фосфата, б) дигидрофосфата, в) ортофосфата.

9. В 2,48 г оксида одновалентного металла содержится 1,84 г метал­ла. Вычислите эквивалент металла и его оксида.

10. Чему равен эквивалент воды при взаимодействии ее: а) с натрием, б) с оксидом натрия. Ответ: 18; 9.

11. При восстановлении 1,2 г оксида металла водородом образовалось 0,27 г воды. Вычислите эквиваленты оксида и металла.

12. Напишите уравнения реакций Fe(0H)₃ с соляной кислотой, при ко­торых образуются следующие соединения железа: а) дигидроксохлорид, б) гидроксохлорид, в) трихлорид. Вычислите эквивалент Fe(OH)₃ в каждой из этих реакций.

13. Избытком едкого калия подействовали на растворы: а) дигидро-фосфата калия, б) дигидроксонитрата висмута (+3), Напишите уравнения реакций этих веществ с КОН и определите их эквиваленты,

14. Вещество содержит 39,0 % серы, эквивалент которой 16,0, и мышьяк. Вычислите эквивалент и валентность мышьяка, составьте форму­лу этого вещества.

15. Избытком соляной кислоты подействовали на растворы: а) гидро­карбоната кальция, б) хлорида гидроксоалюминия. Напишите уравнения реакций этих веществ с НСl и определите их эквиваленты.

16. При окислении 16,74 г двухвалентного металла образовалось 21,54 г оксида. Вычислите эквиваленты металла и его оксида. Чему рав­на атомная масса металла?

17. При взаимодействии 3,24 г трехвалентного металла с кислородом выделилось 4,03 л водорода, измеренного при н.у. Вычислите эквива­лент и атомную массу металла.

18. В оксидах азота на два атома азота приходится: а) пять, б) четыре, в) один атом кислорода. Вычислите эквиваленты азота в оксидах и эквиваленты оксидов.

19. Одна и та же масса металла соединяется с 1,591 г галогена и с 70,2 см³ кислорода измеренного при н.у. Вычислите эквивалент галоге­на. Ответ: 126,9.

20. На нейтрализацию 0,943 г фосфористой кислоты H₃РО₃ израсходовано 1,291 г КОН. Вычислите эквивалент кислоты и ее основность. Ответ: 41; 2.

 

СТРОЕНИЕ АТОМОВ

 

21. Напишите электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 9 и 28. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?

22. Напишите электронные формулы атомов фосфора и ванадия. К како­му электронному семейству относится каждый из этих элементов?

23. Какое максимальное число электронов могут занимать s-, р-, d- и f-орбитали данного энергетического уровня? Почему?

24. Напишите электронные формулы атомов марганца и селена. К како­му электронному семейству относится каждый из этих элементов?

25. Какие орбитали атома заполняются электронами раньше: 4s или 3d, 5S или 4р? Почему? Составьте электронную формулу атома элемента с порядковым номером 21.

26. Составьте электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 17 и 29. У последнего происходит провал одного 4S- электро­на на Зd- подуровень. К какому электронному семейству относится каж­дый из этих элементов?

27. Какие орбитали атома заполняются электронами раньше: 4d или 5s, 6s или 5р? Почему? Составьте электронную формулу атома элемента с порядковым номером 43.

28. Что такое изотопы? Чем можно объяснить дробность атомных масс большинства элементов периодической системы? Могут ли атомы разных элементов иметь одинаковую массу? Как называются подобные атомы?

29. В чем сущность d-, β^-- и β⁺- радиоактивного распада? Изотоп какого элемента получится в результате последовательного излучения 4d и 2^-β - частиц атомным ядром ²³⁸U?

30. Составьте электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 14 и 40. Какие электроны этих атомов являются валентными?

31. Какую радиоактивность называют искусственной? Изотоп какого элемента образуется в результате ядерной реакции, происходящей при бомбардировке ядер атомов ²⁷Al протонами, если при этом поглощается один протон и выделяется одна α - частица? Составьте уравнение этой ядерной реакции.

32. Составьте электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 16 и 28. К какому электронному семейству относится каждый из этих элементов?

33. Изотоп какого элемента образуется в результате ядерной реакции, происходящей при бомбардировке атомов ⁵⁴Fe α - частицами, если при этом поглощается одна α - частица и выделяется один нейтрон? Составьте уравнение этой ядерной реакции.

34. Сколько и какие значения может принимать магнитное квантовое число при орбитальном квантовом числе l = 0; 1; 2 и 3? Какие эле­менты в периодической системе носят название s-, р-, d-, f- элементов? Приведите примеры.

35. Какие значения могут принимать квантовые числа n, l, m_l и m_s, характеризующие состояние электронов в атоме. Какие значения они при­нимают для внешних электронов атома магния?

36. Чем отличается последовательность в заполнении атомных орбита-лей у атомов d-элементов от последовательности заполнения их у ато­мов s- и р-элементов? Составьте электронную формулу атома элемента с порядковым номером 46, учитывая, что, находясь в пятом периоде, атомы этого элемента на пятом энергетическом уровне не содержат ни одного электрона.

37. Составьте электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 24 и 33. учитывая, что у первого происходит провал одного 4s - электрона на Зd-подуровень. К какому электронному семейству от­носится каждый из этих элементов?

38. Значения какого квантового числа определяют число S-, р-, d- и f-электронов в атоме кобальта?

39. В чем заключается принцип несовместимости Паули? Может ли быть на каком-нибудь подуровне атома р⁷- или d¹² -электронов? Почему? Составьте электронную формулу атома элемента с порядковым номером 22 и укажите его валентные электроны.

40. Составьте электронные формулы атомов элементов с порядковыми номерами 32 и 42, учитывая, что у последнего происходит провал одного электрона с 5s- на 4d-подуровень. К какому электронному се­мейству относится каждый из этих элементов.