Определение молярной массы эквивалента с учетом фактора эквивалентности по уравнению реакции

Данный расчет является более точным, так как вещества существуют не абстрактно, а вступают в химическое взаимодействие друг с другом. От характера этого взаимодействия и будет зависеть расчет. В первую очередь записывают уравнение реакции, лежащей в основе анализа, а затем проводят расчет, пользуясь следующей формулой:

 

M_экв.= Мм • f_экв.

Для того чтобы правильно определить фактор эквивалентности (f_экв.), необходимо знать следующее:

 

1) с учетом каких частиц (реальных или условных) готовится рабочий раствор(титрант);

2) определить по уравнению реакции коэффициент стехеометричности.

 

В соответствии с требованиями ГФ ХII концентрация рабочих растворов (титрантов) выражается в моль/дм³ и требует использования реальных или условных частиц.

 

Реальные частицы (РЧ) – это целые атомы, молекулы, ионы.

 

Условные частицы (УЧ) – это их доли. Они связаны с количеством атомов водорода, с валентностью металла или иона, с числом принятых или отданных электронов.

Титрант	Частицы (УЧ или РЧ)	Число эквивалентов (Z)	Обоснование
HCl	РЧ		Содержит 1 атом водорода
HClO4	РЧ		Содержит 1 атом водорода
NaOH	РЧ		Вступает в реакцию с НСl в соотношении 1:1
KOH	РЧ		Вступает в реакцию с НСl в соотношении 1:1
CH3ONa	РЧ		Вступает в реакцию с НСl в соотношении 1:1
AgNO3	РЧ		Соль образована I-валентным металлом
NaNO2	РЧ		Соль образована I-валентным металлом
NH4SCN	РЧ		Соль образована I-валентным катионом
Na2H2Tr (трилон Б)	РЧ		Вступает в реакцию с ионами металлов в соотношении 1:1
Na2S2O3	РЧ		2 S2O32- - 2е → S4O62-
H2SO4	½ УЧ		Содержит 2 атома водорода
Hg(NO3)2	½ УЧ		Соль образована II-валентным металлом
I2	½ УЧ		I20 + 2е → 2 I-
KMnO4	1/5 УЧ		MnO4- + 8 Н+ + 5 е → Mn2+ + 4Н2O
K2Cr2O7	1/6 УЧ		Cr2O72- + 14 Н+ + 6 е → 2 Cr3+ + 7 Н2O
KBrO3	1/6 УЧ		BrO3- + 6 Н+ + 6 е → Br- + 3 Н2O
KIO3	1/6 УЧ		IO3- + 6 Н+ + 6 е → I- + 3 Н2O
ICl	½ УЧ		I+ + 2е→ I-

 

Расчет коэффициента стехеометричности (k_стех.)

Прежде всего, необходимо помнить, что стехиометрические коэффициенты – это те коэффициенты, которые ставятся перед веществами по уравнению реакции.

Коэффициент стехиометричности (k_стех.) в прямом и обратном титровании – это мольное отношение анализируемого вещества и титранта, найденное из уравнения реакции, лежащей в основе метода.

ν (моль) анализируемого вещества

k_стех. =

ν (моль) титранта

Коэффициент стехеометричности (k_стех.) в косвенном титровании (по заместителю) – это произведение мольного отношения анализируемого вещества и заместителя на мольное отношение заместителя и титранта.

 

ν (моль) анализируемого вещества ν (моль) заместителя

k_стех. = •

ν (моль) заместителя ν (моль) титранта

 

А. Если титрант (рабочий раствор) готовится с учетом реальных частиц (РЧ):

f_экв. = k_стех.

Б. Если титрант (рабочий раствор) готовится с учетом условных частиц:

f_экв. = k_стех. • УЧ _{титранта}

Во избежание ошибок, при написании уравнения реакции на первое место рекомендуется записывать определяемое вещество, а на второе – рабочий раствор (титрант).

Примеры (I):

 

1. Определить молярную массу эквивалента карбоната натрия, если в основе анализа лежит следующее уравнение реакции:

 

Na₂CO₃ + 2 HCl → 2 NaCl + CO₂ + H₂O

М.м. Na₂CO₃ = 105,96 г/моль

Решение:

_{анализируемое}

^{веществотитрант}

Na₂CO₃ + 2 HCl → 2 NaCl + CO₂ + H₂O

1моль2моль

M_экв. = Мм • f_экв.

 

Это метод ацидиметрии, способ прямого титрования, следовательно:

ν (моль) анализируемого вещества

k_стех. =

ν (моль) титранта

 

k_стех. Na₂CO₃ = 1 моль: 2 моль = ½

 

Титрант – HCl – готовится с учетом реальных частиц, следовательно:

 

f_экв. = k_стех.

f_экв. Na₂CO₃ = k_стех. Na₂CO₃ = ½

 

M_экв. Na₂CO₃ = Мм Na₂CO₃ • f_экв. Na₂CO₃ = Мм Na₂CO₃ • ½ = 105,96 г/моль: 2 =

= 52,98 г/моль

 

Ответ: M_экв. Na₂CO₃ = 52,98 г/моль

 

 

1. Определить молярную массу эквивалента, если в основе анализа лежит следующее уравнение реакции:

 

H₃PO₄ + 2 NaOH → Na₂HPO₄ + 2 H₂O

М.м. H₃PO₄ = 98,0 г/моль

Решение:

_{анализируемое}

^{веществотитрант}

H₃PO₄ + 2 NaOH → Na₂HPO₄ + 2 H₂O

1моль2моль

M_экв. = Мм • f_экв.

 

Это метод алкалиметрии, способ прямого титрования, следовательно:

ν (моль) анализируемого вещества

k_стех. =

ν (моль) титранта

k_стех. H₃PO₄ = 1 моль: 2 моль = ½

 

Титрант – NaOH – готовится с учетом реальных частиц, следовательно:

 

f_экв. = k_стех.

f_экв. H₃PO₄ = k_стех. H₃PO₄ = ½

 

M_экв. H₃PO₄ = Мм H₃PO₄ • f_экв. H₃PO₄ = Мм H₃PO₄ • ½ = 98,0 г/моль: 2 = 49,0 г/моль

 

Ответ: M_экв. H₃PO₄ = 49,0 г/моль

 

 

1. Определить молярную массу эквивалента тиосульфата натрия, если в основе анализа лежит следующее уравнение реакции:

 

2 Na₂S₂O₃ + I₂ → 2 NaI + Na₂S₄O₆

М.м. Na₂S₂O₃ • 5 Н₂О = 248,18 г/моль

Решение:

_{анализируемое}

^{веществотитрант}

2 Na₂S₂O₃ + I₂ → 2 NaI + Na₂S₄O₆

2 моль1 моль

M_экв. = Мм • f_экв.

 

Это метод йодометрии, способ прямого титрования, следовательно:

 

ν (моль) анализируемого вещества

k_стех. =

ν (моль) титранта

 

k_стех. Na₂S₂O₃ = 2 моль: 1 моль = 2

 

Титрант – I₂ – готовится с учетом условных частиц 1/2, следовательно:

f_экв. = k_стех. • УЧ _{титранта}

 

f_экв. Na₂S₂O₃ = k_стех. Na₂S₂O₃ • УЧ I₂ = 2 • ½ = 1

 

M_экв. Na₂S₂O₃ = Мм Na₂S₂O₃ • f_экв. Na₂S₂O₃ = Мм Na₂S₂O₃ • 1 = 248,18 г/моль • 1 = 248,18 г/моль

 

Ответ: M_экв. Na₂S₂O₃ = 248,18 г/моль

 

1. Определить молярную массу эквивалента метенамина, если в основе анализа лежит следующее уравнение реакции:

 

(CH₂)₆N₄ + 2 H₂SO₄ + 6 H₂O = 6 HCOH + 2 (NH₄)₂SO₄

H₂SO₄ + 2 NaOH = Na₂SO₄ + 2 H₂O

 

Mм метенамина= 140,19 г/моль

Решение:

_{анализируемое}

^{веществотитрант}

(CH₂)₆N₄ + 2 H₂SO₄ + 6 H₂O = 6 HCOH + 2 (NH₄)₂SO₄

1 моль2 моль

H₂SO₄ + 2 NaOH = Na₂SO₄ + 2 H₂O

 

M_1/z = Мм • f_экв.

Это метод ацидиметрии, способ обратного титрования, следовательно:

 

ν (моль) анализируемого вещества

k_стех. =

ν (моль) титранта

 

k_стех. метенамина = 1 моль: 2 моль = 1/2

 

Титрант - H₂SO₄ - готовится с учетом 1/2 условных частиц, следовательно:

 

f_экв. = k_стех. • УЧ _{титранта}

 

f_экв. метенамина = k_стех. метенамина • УЧ H₂SO₄ = ½ • ½ = ¼

 

M_{экв.метенамина} = Mм метенамина •f _экв. метенамина = Mм метенамина • ¼ = 140,19 г/моль: 4 =

 

=35,0225 г/моль

 

Ответ: M_{экв.метенамина} = 35,0225 г/моль

 

 

1. Определить молярную массу эквивалента оксида ртути (II), если в основе анализа лежит следующее уравнение реакции:

 

 

HgO + 4 KI + H₂O → K₂[HgI₄] + 2 KOH

2 KOH + 2 HCl → 2 KCl + 2 H₂O

М.м. _HgO= 216,59 г/моль

Решение:

_{анализируемое}

^{веществозаместитель}

HgO + 4 KI + H₂O → K₂[HgI₄] + 2 KOH

1 моль2 моль

^{заместитель титрант}

2 KOH + 2 HCl → 2 KCl + 2 H₂O

2 моль2 моль

M_экв. = Мм • f_экв.

Это метод ацидиметрии, способ косвенного титрования (по заместителю), следовательно:

 

ν (моль) анализируемого вещества ν (моль) заместителя

k_стех. = •

ν (моль) заместителя ν (моль) титранта

k_{стех. HgO} = 1 моль: 2 моль • 2 моль: 2 моль = ½ • 1 = ½

 

Титрант – HCl – готовится с учетом реальных частиц, следовательно:

 

f_экв. = k_стех.

f_{экв. HgO} = k_{стех. HgO} = ½

 

M_{экв. HgO} = Мм _HgO • f_{экв. HgO} = Мм _HgO • ½ = 216,59 г/моль: 2 = 108,295 г/моль

 

Ответ: M_{экв. HgO} = 108,295 г/моль