ЦУ (ценные указания)

Задачник по общей и неорганической химии

3.2. Расчеты по закону эквивалентов

Смотрите задания >>>

Теоретическая часть

Закон эквивалентов формулируется так: эквивалентные количества всех веществ, участвующих в реакции, одинаковы. Для необратимой химической реакции

n_АА + n_ВВ+ …= n_СС + n_DD + …

в соответствии с законом эквивалентов всегда будет справедливо равенство:

п_eqA = п_eqB = …=п_eqC = п_eqD = …

т.е. эквивалентные количества вступивших в реакцию реагентов и образовавшихся продуктов одинаковы. Поэтому если эквивалентное количество одного из веществ (реагента или продукта) известно по условию задачи, то определены и эквивалентные количества всех остальных веществ, участвующих в данной реакции, а необходимость их расчета отпадает. В этом состоит преимущество проведения стехиометрических расчетов по закону эквивалентов.

Пример 4. Определите значение эквивалентного количества вещества (моль) в хлориде бария, участвующего в обменной реакции с серной кислотой (образуется сульфат бария), если в реакцию вступило 0,125 моль H₂SO₄.

Решение

п_eq(BaCl₂)= ?

п (H₂SO₄) = 0,125 моль

z(H₂SO₄) = 2

H₂SO₄ + BaCl₂ = BaSO₄ + 2HCl

п_eq(BaCl₂)=п_eq(H₂SO₄) =

= z(H₂SO₄) ´ п(H₂SO₄) =

= 2 ´ 0,125= 0,25 моль

Ответ. Эквивалентное количество вещества хлорида бария, участвующее в данной реакции, равно 0,25 моль.

Пример 5. Определите значение эквивалентного количества вещества (моль) для окислителя в реакции между перманганатом калия и иодидом калия в кислотной среде (Н₂SO₄), если в реакцию вступило 0,075 моль KI. Рассчитайте также формульное количество вещества (моль) в образовавшемся дииоде

Решение

п_eq(KMnO₄)= ?

п(I₂)= ?

n(KI)= 0,075 моль

z(KI) = 1

z(I₂) = 2

MnO₄^- + 8H⁺ + 5e^- = Mn²⁺ + 4H₂O

2I^- - 2e^- = I₂

п_eq(KMnO₄) = п_eq(KI) =z(KI) ´ п(KI) =

= 1 ´ 0,075 = 0,075 моль;

п(I₂) = п_eq(I₂) / z(I₂)= п_eq(KI) / z(I₂)=

= 0,038моль

Ответ. В данной реакции участвует 0,075 моль KMnO₄ (экв.) и образуется 0,038 моль I₂.

Пример 6. Рассчитайте массу (г) алюминия, вступившего в реакцию с серной кислотой (разб.), если собрано 10,24 л газа (н.у.). В решении используйте закон эквивалентов.

Решение

т(Al) = ?

V(H₂) = 10,24 л

М(Al) = 26,98 г/моль

V_М = 22,4 л/моль

z(H₂) = 2

Al – 3e^- = Al³⁺

2H⁺ + 2e^- = H₂

т(Al) = п_eq(Al) ´ М_eq(Al) =

п_eq(H₂) ´ М_eq(H₂)=

= V(H₂) ´ M(Al) / {V_eq(H₂) ´ z(Al)} =

= V(H₂) ´ z(H₂) ´ M(Al) / {V_М´ z(Al)} =

= 10,24´2 ´26,98 / {22,4´3} = 8,22 г

Ответ. В данную реакцию вступило 8,22 г Аl.

Пример 7. Рассчитайте объем (л, н.у.) газообразного сероводорода, который необходим для осаждения всего кадмия в виде сульфида, если имеется 0,025 н. раствор CdCl₂ объемом 1,5 л.

Решение

V(H₂S) = ?

c_eq(CdCl₂) = = 0,025 моль/л

V₍_р₎(CdCl₂) =
= 1,5 л

V_M = 22,4 л/моль

CdCl₂ + H₂S = CdS + 2HCl

V(H₂S) = n_eq(H₂S) ´V_eq(H₂S) =

= n_eq(CdCl₂) ´ V_eq(H₂S) =

= c_eq(CdCl₂) ´ V₍_р₎(CdCl₂) ´ V_M/ z(H₂S) =

= 0,025 ´ 1,5 ´ 22,4 / 2 = 0,42 л

Ответ. Для полного осаждения CdS необходимо взять 0,42 л сероводорода.

Пример 8. Определите значение объема (л, н.у.) газа, который образуется при взаимодействии избытка пероксида водорода в кислотной среде с перманганатом калия, содержащимся в 135 мл 0,055М раствора. В решении используйте закон эквивалентов.

Решение

V(О₂) = ?

V_(р)(КMnO₄) =
= 0,135 л

c(КMnO₄) =
= 0,055 моль/л

z(КMnO₄) = 5

V_M= 22,4 л/моль

z(O₂) = 2

MnO₄^- + 8H⁺ + 5e^- = Mn²⁺+ 4H₂O

H₂O₂ - 2e^- =O₂ + 2H⁺

V(O₂) = n_eq(O₂) ´V_eq(O₂) =

= n_eq(КMnO₄) ´ V_eq(O₂) =

= z(КMnO₄) ´ n(КMnO₄) ´ V_eq(O₂) =

= z(КMnO₄)´c(КMnO₄)´V₍_р₎(КMnO₄)´V_M/ z(O₂) =

= 5´0,055´0,135´22,4 / 2 = 0,42 л

Ответ. В результате реакции выделяется 0,42 л О₂.