1. Вычисление числа эквивалентности веществ, участвующих в реакциях обмена:
а) для кислоты число эквивалентности определяется количеством ионов водорода, которые замещаются ионами металла, т. е. основностью кислоты:
H3PO4 + NaOH → NaH2PO4 + H2O
Z (H3PO4) = 1, Э (H3PO4) = ФЕ (H3PO4)
H3PO4 + 2NaOH → Na2HPO4 + 2H2O
Z (H3PO4) =2, Э (H3PO4) = 1/2 ФЕ (H3PO4)
H3PO4 + 3NaOH → Na3PO4 + 3H2O
Z (H3PO4) =3, Э (H3PO4) = 1/3 ФЕ (H3PO4)
б) для основания число эквивалентности определяется количеством гидроксид-ионов, которые замещаются анионами кислоты, т. е. кислотностью основания:
Al(OH)3 + HCl → Al(OH)2Cl + H2O,
Z [Al(OH)3] = 1, Э [Al(OH)3] = ФЕ [Al(OH)3]
Al(OH)3 + 2HCl → Al(OH)Cl2 + 2H2O,
Z [Al(OH)3] = 2, Э [Al(OH)3] = 1/2 ФЕ[Al(OH)3]
Al(OH)3 + 3HCl → AlCl3 + 3H2O,
Z [Al(OH)3] = 3, Э [Al(OH)3] = 1/3 ФЕ [Al(OH)3]
в) для соли число эквивалентности определяется произведением степени окисления катиона (или аниона по модулю) n на количество катионов (или анионов) m (Z = n·m):
NaCl Z = 1·1 = 1, Э (NaCl) = ФЕ (NaCl),
М экв (NaCl) = М (NaCl),
Na2SO4 Z = 1·2= 2, Э (Na2SO4) = 1/2 ФЕ(Na2SO4),
М экв(Na2SO4) = 1/2 М (Na2SO4),
Al2(SO4)3 Z = 3·2 = 6, Э[Al2(SO4)3] = 1/6 ФЕ [Al2(SO4)3],
M экв[Al2(SO4)3] = 1/6 M [Al2(SO4)3]
2. Число эквивалентности окислителя и восстановителя в окислительно-восстановительной реакции определяется количеством принятых или отданных электронов.
Для реакции
2KMnO4 + 5K2SO3 + 3H2SO4 → 2MnSO4 + 6K2SO4 + H2O
восстановитель:
SO32– – 2 ē + H2O → SO42 – + 2H +,
Z = 2, Э(SO32–) = 1/2 ФЕ(SO32-),
окислитель:
MnO4 – + 5 ē + 8H + → Mn2+ + 4H2O, Z = 5, Э (MnO4 –) = 1/5 ФЕ(MnO4–),
М экв (MnO4–) = M/Z=119/5= 23,8 г/моль
Экспериментально эквивалент простого вещества может быть определен по количеству присоединяемого кислорода или замещаемого водорода, или другого элемента, эквивалент которого известен.
Эквивалент можно определить электрохимическим путем на основании закона Фарадея, согласно которому при прохождении 96484 Кл электричества через раствор или расплав электролита на электродах подвергается превращению один эквивалент вещества.
В данной работе использован способ определения эквивалента активного металла, основанный на измерении объема водорода при реакции вытеснения его из раствора соляной кислоты:
Me + n HCl → Me Cl n +n/2H2
Согласно закону эквивалентов, один эквивалент металла вытесняет один эквивалент водорода, имеющий молярную массу эквивалента 1 г/моль.
Используя закон Авогадро, можно определить объем, который занимает один эквивалент водорода при определенных физических условиях.
При нормальных физических условиях (р = 1,013·105 Па или р = 760 мм рт. ст., Т = 273 K)
1 моль водорода, имеющий массу 2 г/моль, занимает объем V = 22,4 л, тогда 1 эквивалент водорода, имеющий массу 1 г/моль, должен занимать объем V экв = 11,2 л.
Таким способом можно рассчитать объем, занимаемый одним эквивалентом любого газа при нормальных условиях.
Вопросы к теоретической части:
Что такое Закон эквивалентов? –
Назовите способы расчета молярных масс эквивалентов простых веществ
Способы расчета молярных масс эквивалентов сложных веществ
Практическая часть
Перед началом работы получают у преподавателя навеску неизвестного металла и записывают в рабочий журнал массу металла m выраженную в граммах.
Определение молярной массы эквивалента металла выполняется в эвдиометре (рис.1), изображенном на рисунке. 
Прибор состоит из штатива 1, на котором закреплены бюретки 2 и 3, соединенные шлангом 4. Бюретки градуированы, нулевая отметка шкалы находится в верхней их части. К бюретке 3 присоединена пробирка 5 с отводной трубкой 6. Бюретки заполнены водой, пробирка 5 –концентрированной соляной кислотой.
Перед выполнением работы выставляют прибор в рабочее положение. Для этого впервые устанавливаем бюретки на одном уровне и вынимают пробку из отводной трубки.
Затем определяем цену деления бюретки
В отводную трубку 6 пробирки 5 помещают образец металла с известной массой.
Прибор проверяют на герметичность, медленно поднимая и опуская бюретку 2. При этом уровни воды в бюретке остаются не изменными.
Затем повторно уравнивают положение воды в обеих бюретках и записывают положение уровня h 1 в бюретках 3 по нижней границе мениска.
Далее осторожно сбрасывают металл в кислоту, переводя пробирку 5 из положения 6 в положение 7.
При взаимодействии металла с кислотой наблюдают выделение газа. В пробирке 5 выделяется газ - водород и за счет этого увеличивается объем газа в бюретке 3.
Уровень жидкости понижается, а в бюретке 2 соответственно, повышается. По мере выделения водорода бюретку 2 опускают таким образом, чтобы в обеих бюретках уровень воды был примерно одинаков.
По окончании процесса растворения металла в кислоте в третий раз точно выравнивают уровни воды в обеих бюретках, приводя давление в замкнутом объеме бюретки 3 к атмосферному, и записывают новое положение уровня h 2 в бюретке 3.
Ход работы