Эквивалент. Закон эквивалентов. Решение задач (8 видео)

Количественный подход к изучению химических явлений и установление закона постоянства состава показали, что вещества вступают во взаимодействие в определенных соотношениях масс, что привело к введению такого важного понятия как «эквивалент» и установлению закона эквивалентов: «Массы взаимодействующих без остатка веществ относятся как их эквивалентные массы».

Эквивалент – это реальная или условная частица (атом, молекула…) или часть частицы, которая реагирует (соединяется, замещает, отрывается) с одним атомом водорода, половиной атома кислорода, одним электроном или эквивалентными им частицами. Например, атом водорода в воде (Н₂О) прореагировал с 1/2 атома кислорода; эквивалент кислорода составляет 1/2 его атома. Для расчетов само понятие эквивалента не используется, для этого используют следующие величины.
Фактор эквивалентности — f — часть частицы, составляющей один эквивалент; f принимает значение 1, 1/2, 1/3, и т.д. Показатель эквивалентности Z = 1/f (он равен стехиометрической валентности).
Эквивалентная масса или масса моль эквивалентов (Mf, Af) измеряется в граммах или в а.е.м. (относительная Mr). Молярная масса эквивалентов вещества в конкретной реакции всегда в Z раз меньше молярной массы этого вещества.

Непосредственно из понятия эквивалента следует необходимость важнейшего понятия химии – валентность (от Valentia – сила) – это способность атома присоединять к себе определенное число других атомов.
Стехиометрическая валентность атома (V_стх) отражает состав вещества (без учета строения и структуры):

Например, при взаимодействии серы с водородом образуется Н₂S; эквивалент серы равен 1/2 атома (f(S) = 1/2); Аr(S) = 32:

Видео:Как применять закон эквивалентов в решении задачСкачать

Математическое выражение закона эквивалентов:

Рассмотрим примеры решения задач на закон эквивалентов:

Пример 1.
Определить эквивалент и эквивалентные массы гидроксида висмута (III) в реакциях:
1) Bi(OH)₃ + HCl = Bi(OH)₂Cl + Н₂O;
2) Bi(OH)₃ + 3HCl = BiCl₃ + H₂O.
Решение:
1) f(Bi(OH)₃) = 1, Mf(Bi(OH)₃) = 260 г/моль (т. к. из трех групп заместилась одна);
2) f(Bi(OH)₃) = 1/3, a Mf(Bi(OH)₃) = 260 /3 = 86,3 г/моль (т.к. из трех групп заместились все три).

Эквивалентная масса соли в реакциях полного замещения катиона или аниона равна:

Так, f(Al₂(SO₄)₃) = 1/3.2 = 1/6. Однако в реакции эта величина может быть больше (неполное замещение) или меньше (комплексообразование). Если, например, это соединение участвует во взаимодействии по реакции:

Видео:Эквивалент и закон эквивалентовСкачать

(Al₂(SO₄)₃) + 12KOH = 2K₃[Al(OH)₆] + 3K₂SO₄,

то при этом три аниона с суммарным зарядом 6 замещаются 12 ОН^— группами, следовательно 12 эквивалентов этого вещества должно вступать в реакцию, таким образом f(Al₂(SO₄)₃) = 1/12.

Эквивалентная масса оксида в реакциях полного замещения равна:

Так, f(Fe₂O₃) = 1/3.2 = 1/6. Мf =
= М(Fe₂O₃)^.f(Fe₂O₃) = 160^.1/6 = 26,6 г.

Однако в реакции:

Видео:Эквивалент. Часть 1. Эквивалент элемента. Задачи.Скачать

Fe₂O₃ + 4HCl = 2FeOHCl₂ + H₂O f(Fe₂O₃) = 1/4, т. к.

Fe₂O₃ взаимодействует с 4 эквивалентами HCl;
Мf = 160/4 = 40г.

При решении задач, связанных с газообразными веществами, целесообразно пользоваться значением эквивалентного объема. Это объем, занимаемый одним моль эквивалентов газообразного вещества. Для водорода при н.у. этот объем равен 11,2 литров (молярный объем Н₂ составляет 22,4 л, а так как Мf (Н) = 1г, то эквивалентный объем будет в 2 раза меньше молярного, т. е. 11,2 л.). Пример 2.1,00г некоторого металла соединяется с 8,89г брома и с 1,78г серы. Найти эквивалентные массы брома и металла, зная, что эквивалентная масса серы равна 16,0 г/моль.
Решение:
Согласно закону эквивалентов, массы (объёмы) реагирующих друг с другом веществ m₁ и m₂ пропорциональны их а (объёмам):

Находим эквивалентную массу брома, учитывая, что эквивалентная масса металла равна 9г/моль:

Ответ: 9г/моль; 79,9г/моль.