Молярная концентрация эквивалента

(нормальность раствора, н., N)

 

определяется числом эквивалентов растворенного вещества в 1л раствора. Эти растворы относятся также к растворам точной концентрации.

Эквивалент – это реальная или условная частица, которая может присоединить или вытеснять 1 протон водорода в кислотно-основных реакциях или быть эквивалентной 1 электрону в окислительно-восстановительных реакциях. В любой реакции вещества реагируют в эквивалентных количествах.

Для того чтобы готовить растворы, содержащие определенное количество эквивалентов данного вещества, необходимо знать, как подсчитать молярную массу эквивалента М_э, т.е. массу 1 эквивалента.

Значение эквивалента, а, следовательно и масса эквивалента не является постоянной величиной для данного соединения, а зависит от реакции, в которую вступает соединение.

Молярная масса эквивалента кислоты равна ее молярной массе, деленной на основность кислоты. М_эНNО3 = Мr HNO₃, т.е. М_э = М_r

М_эН₂SO₄ = Mr = 98 = 49г

2 2

М_эН₃РО₄ = 98 = 32,6г

В данном примере вычисляется М_э для реакций полного обмена.

Для реакции неполного обмена или неполной нейтрализации М₃ вещества зависит от полноты прохождения реакции.

Н₂SO₄ + NaOH = NaHSO₄ + H₂O M_эH2SO4 = MrH₂SO₄

H₃PO₄ + NaOH = NaH₂PO₄ + H₂O Mэ_Н3РО4 = МrH₃PO₄

H₃PO₄ + 2NaOH= Na₂HPO₄ + 2H₂O Mэ_Н3РО4 = Мr H₃PO₄

H₃PO₄ + 3NaOH = Na₃PO₄ + 3H₂O Mэ_H3PO4 = Mr_H3PO4

3

Молярная масса эквивалента основания равна его молярной массе, деленной на степень окисления металла. М_{эNaOH =} Mr_{NaOH ;}

М_{эМg(OH)2 =} MrMg(OH) ₂ - реакция полного обмена

Реакции неполного обмена

Mg(OH)₂ + HCI = MgOHCI + H₂O Mэ _{Мg(OH)2 =} MrMg(OH)₂

Молярная масса эквивалента соли равна молярной массе соли, деленной на произведение степени окисления металла и числа его атомов в молекуле соли.

 

 

МэNa₂SO₄ = Mr_Na2SO4; МэAL₂(SO₄₎₃ = Mr AL₂(SO₄)₃ реакции полного обмена

1 х 2 3 х 2

 

Если соль участвует в реакции неполного обмена, то учитывается только число атомов металла, участвующих в реакции.

2KCl + Na₃[Co(NO₂)₆] = K₂Na[Co(NO₂)]↓+2NaCl

 

Мэ_Na[Co(No₂)₆] = MrNa₃[Co(No₂)₆]

1 x 2

Масса эквивалента вещества, участвующего в ОВР, равна массе вещества, деленной на число принятых или отданных электронов этим веществом.

Na₂SO₃ + KMnO₄ +H₂SO₄ → Na₂SO₄ + MnSO₄ +K₂SO₄ + H₂O

 

+7 +2

Э_KМnO4 = Mr_KМnO4, т.к. Mn +5e →Mn

 

Фактор эквивалентности – это число, показывающее, какая доля реальной частицы эквивалента равна 1 протону водорода или 1 электрону в данной реакции.

Фактор эквивалентности – Z

M_э = Mr

Z

В случаях одноосновных кислот, оснований и солей, содержащих 1 атом металла, степень окисления которого (+1), Z=1 и масса эквивалента такого соединения равна его молярной массе.

Раствор, содержащий 1 эквивалент в 1л раствора, называется однонормальным – 1н. Раствор, содержащий 0,1 эквивалента - децинормальным – 0,1н; 0,01эквивалента – сантинормальным – 0,01.

Определите массу безводной соли Na₂CO₃, необходимую для приготовления 500мл 0,1н раствора.

1 способ: определяем количество вещества в эквивалентах, которое должно содержаться в приготовленном растворе:

1000мл 0,1н раствора содержит 0,1 эквивалент

500 мл 0,1н раствора содержит х эквивалент

х = 500 х 0,1 = 0,05 эквивалента

 

М_эNa2CO3 = Mr _{Na2CO3 =} 106.004 = 53.002г

2 2

 

. масса навески

m _{Na2CO3 =} М_э х э = 53,002 х 0,05= 2,6501г

 

Способ расчета

q = V х N x Mэ, где q - навеска, г

1000 V – объем в мл

N - концентрация раствора

(нормальность)

Мэ – масса эквивалента

 

D = 500 x 0, 1 х 53,0022 = 2,6501г

 

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ

 

1.Рассчитайте массу эквивалента для следующих веществ: азотная кислота, гидроксид натрия, гидроксид кальция, гидроксид алюминия, сульфат алюминия, хлорид железа (Ш), сульфат меди (П).

2.Вычислите массу эквивалента фосфорной кислоты при реакции с гидроксидом калия: а) с образованием однозамещенного фосфата калия; б) с образованием двухзамещенного фосфата калия; в) с образованием трехзамещенного фосфата калия. Написать уравнения соответствующих реакций.

3.Определите массу кристллической соды (Na₂CO₃ x 10H₂O) неоьбходимую для приготовления 500мл 0,5н раствора.

4.Сколько миллилитров 38% раствора хлороводородной кислоты (плотность 1,19) нужно взять для приготовления 500мл 0,3н раствора?

 

Тема 3. КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ РАВНОВЕСИЕ В ВОДНЫХ

РАСТВОРАХ

Содержание:

1. Диссоциация воды

2. Контрольные вопросы и задачи

 

ДИССОЦИАЦИЯ ВОДЫ

 

Вода является слабым амфотерным электролитом и в очень незначительной

степени диссоциирует по схеме Н₂О → Н⁺ + ОН^-.

Наряду с другими ионами растворенного вещества, анализируемый раствор всегда содержит ионы Н⁺ и ОН^-. Этот факт должен учитываться при анализе, хотя концентрации [H⁺] и [OH^-] очень малы. При 25^оС в одном литре воды диссоциирует только 10^-7 моль воды.

Одна молекулы воды при диссоциации дает один ион водорода Н⁺ и один ион гидроксида ОН^-, то концентрация [H⁺] = [OH^-] = 10^-7 моль/л.

Вода характеризуется константой диссоциации

Кq = [H⁺] x [OH^-]

[H²O]

 

K_q[H₂O] = [H⁺] x [OH^-]

 

Концентрация молекул воды [H₂O] – практически постоянная величина, так как вода существует почти исключительно в виде недиссоциированных молекул. Обозначив Кq[H₂O] через постоянную величину К_Н2О, имеем К_Н2О = [H⁺] x [OH^-].

Произведение [H⁺] x [OH^-] в воде и водных растворах является постоянной величиной при постоянной температуре. Эта величина называется ионным произведением воды.

При 25^оС

К_Н2О = 10^-14, то есть [H⁺] x [OH^-] = 10^-14

Если к воде добавить немного кислоты, то[H⁺] увеличится во много раз. Согласно принципу Ле-Шателье, происходит смещение равновесия влево, т.е. в сторону образования

молекул воды. При увеличении концентрации ионов Н⁺ в 100 раз, то для сохранения постоянной величины [H⁺] x [OH^-] концентрация гидроксид-ионов должна понизиться в 100 раз за счет образования молекул воды.

При прибавлении к дистиллированной воде раствора щелочи (увеличение [OH^-] произойдет смещение равновесия влево и образуются новые молекулы воды, а концентрация [Н⁺] снизится. Следовательно, если увеличить концентрацию ионов Н⁺, то концентрация ионов ОН^- уменьшится во столько же раз и наоборот.

Концентрацию водородных и гидроксид-ионов удобнее выражать через их отрицительные логарифмы и обозначать соответственно рН и рОН. Величину р^Нназывают водородным показателем; р^ОН - гидроксильным.

рН + рОН= 14

Нейтральный раствор - концентрация ионов водорода равна 10^-7моль/л. [H⁺] = 1 x 10^-7 рН=7.

Кислый раствор – концентрация ионов водорода больше, чем 1 х 10^-7моль/л; [H⁺]>1 x 10^-7. [ OH^-] = < 1 x 10^-7 pH <7

Щелочной раствор – концентрация ионов водорода меньше, чем 1 х 10^-7моль/л, а [OH^-]>1 x 10^-7 pH >7

Реакции среды определяют с помощью индикаторов – веществ, которые обратимо изменяют свой цвет в зависимости от среды растворов, т.е. рН раствора.

 

Таблица № 1