Стехиометрические законы химии (стр. 7 )

Na2О + H2O = 2NaOH или 1/2Na2О + 1/2H2O = NaOH

z=2, fэкв =1/2 z =2, fэкв =1/2 z=1, fэкв =1

Э(H2O) = 1/2H2O (z =2, fэкв = 1/2), М(Э(H2O)) = 18 г/моль : 2 = 9 г/моль,

2. Рассчитайте объемы водорода, выделяемого при одинаковых условиях в случае взаимодействия одинаковых навесок алюминия с кислотой и щелочью.

Запишем уравнения реакции:

2Al(т) + 6HCl(г) = 2AlCl3 + 3H2↑

2Al(т) + 2NaOH(р) + 6H2O = 2Na[Al(OH)4] + 3H2 (упрощенно)

Запишем теперь уравнения реакции относительно одной формульной единицы HCl и одной формульной единицы H2O соответственно и мы увидим факторы эквивалентности:

1) 1/3Al(т) + HCl(г) = 1/3AlCl3 + 1/2H2↑

z=3, fэкв =1/3 z =1, fэкв =1 z=3, fэкв =1/3 z=2, fэкв =1/2

Э(Al) = 1/3 Al, Э(H2) = 1/2 H2

Или исходя из схемы: Alo - 3ē = Al3+ получим: Э(Al) = 1/3 Al

2) 1/3Al(т) + 1/3NaOH(р) + H2O = 1/3Na[Al(OH)4] + 1/2H2

z=3, fэкв =1/3 z=3, fэкв =1/3 z =1, fэкв =1 z=3, fэкв =1/3 z=2, fэкв =1/2

Э(Al) = 1/3 Al, Э(H2) = 1/2 H2

Или аналогично, исходя из схемы: Alo - 3ē = Al3+ получим: Э(Al) = 1/3 Al

Следовательно, выделяется одинаковые объемы водорода

3.Оксид кальция растворен в кислоте. Докажите, что молярная масса эквивалента оксида металла равна сумме молярных масс эквивалентов металла и кислорода.

Напишем уравнение реакции:

СaO + 2HCl = СaCl2 + H2O

Запишем теперь уравнения реакции относительно одной формульной единицы HCl и мы увидим факторы эквивалентности:

1/2 СaO + HCl = 1/2 СaCl2 + 1/2 H2O

z=2, fэкв =1/2 z=1, fэкв =1 z =2, fэкв =1/2 z=2, fэкв =1/2

Э(СaO) = 1/2 СaO

М(Э(СaO)) = 1/2 М(СaO) = 28 г/моль

М(Э(Сa2+)) = 1/2 М(Сa) = 20 г/моль

М(Э(О2-)) = 1/2 М(О) = 8 г/моль

М(Э(СaO)) = М(Э(Сa2+)) + М(Э(О2-))

4.При сгорании металла массой 2,5 г образуется 4,72 г оксида. Вычислите молярную массу эквивалента металла.

1) m(О2 ) = 4,72 - 2,5 = 2,22 г

Запишем уравнение реакции:

2Ме + n/2О2 = Ме2Оn

Запишем схему восстановления кислорода:

О2 + 4ē = 2О-2

Тогда получим: z = 4, fэкв = ¼, М(Э(О2 )) = 1/4 М(О2 ) = 32/4 = 8 г/моль

Теперь запишем закон эквивалентов:

М(Э(Ме )) / М(Э(О2 )) = m(Ме ) / m(О2 )

Отсюда получим М(Э(Ме )) = 9 г/моль

5.Молярная масса эквивалента металла равна 65,67 г/моль. Вычислите массовую долю металла в его оксиде

Запишем закон эквивалентов:

М(Э(Ме )) / М(Э(О )) = m(Ме ) / m(О )

или

65,67 / 8 = Х / 100-Х, при условии, что m(MexOy) = 100 г

Х = 89,14 г (89,14%) Ме

6. Металл массой 1г взаимодействует с 8,89 г галогена или с 1,78 г серы. Определите металл и галоген, если степень окисления в галогениде и сульфиде одна и та же.

Определим молярную массу эквивалента серы исходя их схемы:

So + 2ē = S2-

Отсюда получим: М(Э(S )) = ½ М(S ), М(Э(S )) = 32 / 2 = 16 г/моль

Теперь найдем М(Э(Ме )), используя закон эквивалентов:

М(Э(Ме )) / М(Э(S )) = m(Ме ) / m(S )

или М(Э(Ме )) / 16 = 1 / 1,78

Отсюда получим: М(Э(Ме )) = 9 г/моль

Теперь находим М(Э(Г )):

М(Э(Ме )) / М(Э(Г2 )) = m(Ме ) / m(Г )

или 9 / М(Э(Г2 )) = 1 / 8,89

Отсюда получим: М(Э(Г )) = 80 г/моль

Определим теперь металл:

М(Э(Ме )) = М(Ме) / Z, где Z – эквивалентное число

или 9 = М(Ме) / Z, М(Ме) = 9 Z

Найдем Z:

Мео - zē = Mez+

М(Ме) = 9 Z, методом подбора находим М(Ме) при Z = 1,2,3,…:

при Z =1, М(Ме) = 9, неметалл

при Z =2, М(Ме) = 18, неметалл

при Z =3, М(Ме) = 27 г/моль – это алюминий

Аналогично найдем галоген:

Г2 о + 2ē = 2Г-

М(Э(Г )) = М(Г2) / Z, где Z = 2 – эквивалентное число

или 80 = М(Г2) / 2, М(Г2) = 80 .2 = 160 г/моль – это бром.

Запишем уравнения реакции:

2Al + 3Br2 = 2AlBr3

2Al + 3S = 2Al2S3

7. Из фторида металла массой 1,52 г действием серной кислоты получено 1,81 г сульфата. Рассчитайте молярную массу эквивалента металла и определите металл.

Запишем закон эквивалентов:

М(Э(Ме Fx)) / М(Э(Me2 (SO4)x)) = m(Ме Fx) / m(Me2 (SO4)x )

или М(Э(Ме Fx)) / М(Э(Me2 (SO4)x)) = 1,52 / 1,81

Молярная масса эквивалента фторида металла равна сумме молярных масс эквивалентов металла и фтора, аналогично молярная масса эквивалента сульфата металла равна сумме молярных масс эквивалентов металла и сульфат-иона. Тогда запишем:

М(Э(Меx+)) + М(Э( F-)) / М(Э(Me x+)) + М(Э(SO42-)) = 1,52 / 1,81

или

М(Э(Меx+)) + 19 / М(Э(Me x+)) + 48 = 1,52 / 1,81

Откуда получим:

М(Э(Меx+)) = 133 г/моль, это цезий

8. На восстановление 1,6 г оксида металла израсходовано 672 мл водорода при ну. Вычислите молярные массы эквивалентов оксида и металла.

Найдем массу водорода:

m = (V / Vm) 2 , m = 0.06 г (Н2)

М(Э(Ме2Оу)) / М(Э(Н2 )) = 1,6 / 0,0б

Находим М(Э(Н2 )) :

Н2 - 2ē = 2Н+

следовательно, М(Э(Н2 )) = ½ М(Н2 ) = 1 г/моль

Найдем М(Э(МеxОу)):

М(Э(Ме2Оу)) = 1,6 / 0,0б, М(Э(Ме2Оу)) = 26,67 г/моль

Найдем М(Э(Меу+)):

М(Э(Ме2Оу)) = М(Э(Меу+)) + М(Э(О2-))

26,67 г/моль = М(Э(Меу+)) + 8 г/моль

М(Э(Меу+)) = 26,67 г/моль - 8 г/моль = 18,67 г/моль

Определим металл:

М(Э(Меу+)) = М((Меу+)) / у

М((Меу+)) = 18,67 г/моль . у

у = 1 , М((Меу+)) = 18,67 г/моль

у = 2 , М((Меу+)) = 37,34 г/моль

у = 3 , М((Меу+)) = 56 г/моль

М((Fe)) = 56 г/моль

9. При растворении в кислоте металла массой 1,308 г. выделилось 0,448 л водорода при ну. Определите металл.

Найдем массу водорода:

m = (V / Vm) 2 , m = 0.04 г (Н2)

М(Э(Ме)) / М(Э(Н2 )) = 1,308 / 0,04

Находим М(Э(Н2 )):

2Н+ + 2ē = Н2

следовательно, М(Э(Н2 )) = ½ М(Н2 ) = 1 г/моль

Найдем М(Э(Ме)):

М(Э(Ме)) = 1,308 / 0,04, М(Э(Ме)) = 32,7 г/моль

Определим металл:

М(Э(Ме)) = М(Ме) / z

М((Ме) = 32,7 г/моль . z

у = 1 , М((Ме)) = 32,7 г/моль

у = 2 , М((Ме)) = 65,4 г/моль

М((Zn)) = 65,4 г/моль

10. При взаимодействии 14 г железа с кислотой выделился водород в количестве, достаточном для восстановления 10,3 г марганца из его оксида Mn3O4. Определите степень окисления железа после реакции.

Mn3O4 + 4H2 = 3Mn + 4H2O

Запишем закон эквивалентов:

М(Э(Fe)) / М(Э(Mn )) = 14 / 10,3

Найдем М(Э(Mn )) из полуреакции восстановления:

Mn3+8/3O4 + 8ē = 3Mn + 4O2-

или относительно одной формульной единицы Mn:

1/3Mn3O4 + 8/3ē = Mn + 4/3O2-

Откуда М(Э(Mn )) = 8/3 М(Mn ) = 55. 8/3 = 20,6 г/моль

Тогда М(Э(Fe)) / 20,6 = 14 / 10,3

М(Э(Fe)) = 14.20,6 / 10,3 = 28 г/моль

М(Э(Fe)) = М(Fe) / z, z = 56/28 = 2, т. е. степень окисления железа составляет +2.

11.При сжигании 10 г металла было получено 18,9 г оксида металла (+3). Определите металл.

m(O) = 18,9 –10 = 8,9 г

М(Э(Мe)) / М(Э(О )) = 10 / 8,9

М(Э(Мe)) = 8 .10/8,9 = 9 г/моль

М(Мe) = 9 г/моль . 3 = 27 г/моль – это Al

12. Соединение имеет формулу Э3О4, а массовая доля элемента в нем составляет 72,4%. Установите элемент.

m(Э) = 72,4 г, m(O) = 27,6 г

М(Э(Э)) / М(Э(О )) = 72,4 / 27,6

М(Э(Э)) = 8. 72,4 / 27,6 = 21 г/моль

М(Э) = 21. 8/3 = 56 г/моль (Э+8/3 )

Литература

1., Сорокин законы химии. Стехиометрия. М.: изд-во МГУ, 1992.- 50с

2.Общая химия: Учебник, 3-е ииздание / Под ред. , . М.: МГУ, 1989.-249с.

3.. Эквивалент и его применение для оптимизации химических расчетов/ Науч-мет. журн.: Химия в школе.2000. №7.С.38-42

4.. К методике формирования понятия эквивалент/ Науч-мет. журн.: Химия в школе.1995. №1.С.23-26

5.. Задачи с использованием понятия «эквивалент» / Науч-мет. журн.: Химия в школе.1995. №2.С.27-30