Расчет эквивалентов соединений

Э_{(соединения)}= М_{(соединения)} / n · Z

где M - моль| молекул соединения

n – число атомов элемента, который стоит первым в формуле соединения

Z – модуль степени| окисления этого элемента

 

а) Э (Al₂O₃) = M (Al₂O₃) / 2 · 3 = 1/ 6 M (Al₂O₃)

б) Э (Ca(OH)₂ = M (Ca(OH)₂ / 1 · 2 = 1 /2 M (Ca(OH)₂

в) Э (H₃PO₄) = M (H₃PO₄) / 3 · 1 = 1 /3 M (H₃PO₄)

г) Э (Cr₂ (SO₄)₃) = М (Cr₂ (SO₄)₃) / 2 · 3 = 1 / 6 М (Cr₂ (SO₄)₃)

 

Эквивалент химического соединения можно определить как сумму эквивалентов составляющих его частей:

Э_оксида = Э_{элемента} + Э_{кислорода}

Э_{гидроксида} = Э_{металла} + Э_{гидроксила}

Э_{кислоты} = Э_{водорода} + Э_{кислотного остатка}

Э_соли = Э_{металла} + Э_{кислотного остатка}

а) Э (Al₂O₃) = Э (Al⁺³) + Э(О^-2) = 1/3 М(Al⁺³) + ½ М(О^-2)

б) Э (Ca(OH)₂ = Э (Ca⁺²) + Э (ОН^-)= ½ М(Ca⁺²) + М (ОН^-)

в) Э (H₃PO₄) = Э(Н⁺) + Э(РО₄^3-)= М(Н⁺) + 1/3 М(РО₄^3-)

г) Э (Cr₂ (SO₄)₃) = Э (Cr³⁺) + Э (SO₄ ^2-)= 1/3 М(Cr³⁺) + ½ М (SO₄ ^2-)

 

Задание: Рассчитать эквиваленты соединений:

а) N₂O₅; б) Zn(OH)₂; в) H₂CO₃; г) Ba(NO₃)₂

 

 

Относительная атомная масса (атомная масса) - это число, которое показывает во сколько раз масса данного атома тяжелее атома Гидрогена (Аr _{(элемент)}).

Маса атома Гидрогена равна 1 / 12 части массы атома изотопа Карбон -12 (¹²С). Эта величина называется атомной единицей массы (а.е.м.).

Масса атома Гидрогена равна одной атомной единице массы. Следовательно атомная масса Гидрогена равна 1.

m (Н) = 1 а.е.м. Аr (Н) = 1

Аr (Fe) = m (Fe) / m (H) = 55,85 ≈ 56

Индекс (r) указывает на относительный характер величины, т.к. является первой буквой в латинском слове relative, что означает в переводе на русский язык относительный.

 

Внимание! Значение относительных атомных масс элементов приведены в периодической системе (дробные числа).

 

Задание: Рассмотрите периодическую систему и запишите относительные атомные массы элементов: а) Сульфур; б) Натрий; в) Волфрам; г) Тантал; д) Оксиген, округляя значения до целого числа.

8. Относительная молекулярная масса (молекулярная масса) - это число, которое показывает во сколько раз масса данной молекулы больше массы атома Гидрогена (Мr _{(молекулы)}).

Относительная молекулярная масса рассчитывается по формулам молекул как сумма атомных масс элементов, входящих в состав молекулы, с учетом числа атомов каждого элемента.

 

Мr (H₂SO₄) = 2 · Аr (Н) + Аr (S) + 4 · Аr (О) = 2 ·1 + 32 + 4·16 =98

 

Задание: Рассчитать молекулярные массы:

H₂ ; HBr; Cl₂; K₂CO₃; Na₂Cr₂O₇; O₂

 

 

9. Молярная масса - это масса вещества, взятого в количестве один моль (М_{(структ. ед.)}, г / моль)

Так как 1 моль любого вещества содержит 6,02 ∙ 10²³ структурных единиц (см. выше по тексту), то молярная масса – это масса

6,02 ∙ 10²³ структурных единиц определенного вида.

Если вещество состоит из атомов, то молярная масса его численно равна относительной атомной массе; единицы измерения г / моль.

Аr (Н) = 1 ← относительная атомная масса

М (Н) = 1 г / моль ← молярная масса атомов Гидрогена

Аr (Fe) = 56 ← относительная атомная масса

М (Fe) = 56 г / моль ← молярная масса атомов Fe

 

Задание! Продолжите примеры.

 

 

Если вещество состоит из молекул, то молярная масса этого вещества численно равна его молекулярной массе.

Единицы измерения г / моль.

Мr (H₂SO₄) = 98

М (H₂SO₄) = 98 г / моль

Мr (K₂СO₃) = 138

М (K₂СO₃) = 138 г / моль

 

Задание! Продолжить примеры.

 

 

10. Молярный объем - это объем газообразного вещества, взятого количеством один моль (V _М, л; мл и т.д.)

Молярный объем имеет массу моля и содержит число Авогадро

(6,02 ∙ 10²³ ) структурных единиц газа.

Молярный объем может изменяться при изменении температуры и давления газа.

При нормальных условиях (н.у.) один моль газа занимает объем 22,4 л.

 

Нормальные условия характеризуются параметрами:

 

Давление Р = 1,01 • 10⁵ Па = 760 мм.рт.ст. = 1 атм.

Температура Т = 273К; t = 0⁰С

 

11. Молярная масса эквивалента вещества - это масса моля эквивалента элемента или соединения (М_{Э (стр. ед.)} , г / моль)

Масса 1 эквивалента называется его эквивалентной массой (m_э).

Мэ_{(элемента)}= А_{r (элемента)} / Z

где А_r – относительная атомная масса | элемента

Z – модуль степени| окисления элемента в соединении

 

Мэ_{(соединения)}= М_{(соединения)} / n · Z

где M – молярная масса | соединения

n – число атомов элемента, который стоит первым в формуле

соединения

Z – модуль степени| окисления этого элемента

 

 

а) Э(Н) = 1 М(Н) следовательно М_Э (Н) = 1М(Н) = 1 г/ моль

б) Э (H₂SO₄) = ½ М (H₂SO₄) тогда М_Э (H₂SO₄) = ½ М (H₂SO₄) = = 98 /2 = 49 г /моль.

Молярные массы эквивалентов оксидов, гидроксидов, кислот и солей можно определить:

Мэ_{(оксида)} = Мэ_{(элемента)} + Мэ_{(кислорода)}

Мэ(О) = М(О) / 2 = 16/2 =8 г/моль

Мэ_{(гидроксида)} = Мэ_{(металла)} + Мэ_{(гидроксила)}

Мэ(ОН^-) = М(ОН^-) / 1 = 17 г/моль

Мэ_{(кислоты)} = Мэ_{(водорода)} + Мэ_{(кислотного остатка)}

Мэ(Н) = М(Н) /1 = 1 г/ моль

Мэ_(соли) = Мэ_{(металла)} + Мэ_{(кислотного остатка)}

Например:

Мэ (Fe₂O₃) = 1/3 M(Fe³⁺) + ½ M(O^2-) = 56/3 + 8= 26,6 г/моль

Мэ (Са(ОН)₂) = ½ М(Са²⁺) + М(ОН^-) = 40/2 + 17 = 37 г/моль

Мэ (H₂SO₄) = М(Н⁺) + ½ М(SO₄^2-) = 1 + 96/2 = 49 г/моль

Мэ (Al(NO₃)₃ = 1/3 M(Al⁺³) + M(NO₃^-) = 27/3 + 62 = 71г/моль

 

Задание: Рассчитать эквиваленты и молярные массы эквивалентов:

а) Cr в Cr⁺³(OH)₃; б) Ni в Ni⁺²SO₄; в) Al⁺³₂O₃; г) Na⁺₃PO₄; д) H⁺₂SiO₃

В окислительно-восстановительной реакции эквивалент вещества равен его малекулярной массе деленной на число отданных или принятых одной молекулой электронов.

Mg⁰ + H₂⁺ S O₄ = Mg⁺² SO₄ + H₂⁰

В │ Mg⁰ – 2e → Mg⁺² │2│процесс окисления

О │ 2H⁺ + 2e → H₂⁰ │2│процесс восстановления

Э (H₂S O₄) = ½ Мr (H₂ S O₄)

 

4Mg⁰ + 5 H₂ S⁺⁶ O₄ = 4 Mg⁺² SO₄ + H₂S^-2 + 4H₂O

В │ Mg⁰ – 2e → Mg⁺² │8│процесс окисления

О │ S⁺⁶ + 8e → S^-2 │2│процесс восстановления

Э (H₂S O₄) = 1 / 8 Мr (H₂ S O₄)

Объем, занимаемый при данных условиях эквивалентной массой газообразного вещества, называется эквивалентным объемом.

Молярный объем (объем, который занимает один моль газообразного вещества) при нормальных условиях равен 22,4 л.

а) М(Н₂) = 2 г/моль Мэ(Н) = 1г/моль

2 г Н₂ занимают объем 22,4 л

1 г Н₂ занимает объем 11,2 л, значит Vэ(Н₂) = 11,2 л

б) М(О₂) = 32 г/моль занимает объем 22,4 л

Мэ(О) = 8 г/моль занимает объем 22,4 / 4 = 5,6 л

 

Внимание! Способы расчета эквивалентов и молярных масс эквивалентов смотрите выше по тексту.

 

 

ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ

 

 

1. Закон сохранения массы веществ (Ломоносов М.В., 1748г.)

Массы веществ, вступающие в реакцию (реагентов) всегда равны массам веществ, образующихся в результате реакции

(продуктов).

При написании уравнений реакций закон сохранения массы будет удовлетворен, если числа атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения будут равны.

Для достижения такого равенства перед формулами веществ расставляют коэффициенты. Эти коэффициенты называются стехиометрическими. Расчеты по уравнениям реакций ведутся с учетом коэффициентов и тоже называются стехиометрическими.

Химические формулы веществ определяют не только их состав, но и определенную массу этого вещества – молярную массу.

М (Fe₂O₃) = 160 г /моль

M (HCl) = 36,5 г /моль

M (FeCl₃) = 162,5 г /моль

M (H₂O) = 18 г /моль

 

Коэффициенты при формулах в уравнении реакции указывают на число моль вещества.

Пример действия закона сохранения массы

Fe₂O₃ + 6 HCl = 2 FeCl₃ + 3 H₂O

160 6· 36,5 2· 162,5 3· 18

160 + 219 325 + 54

379 = 379

 

Единицы измерения массы могут быть разними (мг, кг, т), но соотношение масс должны сохраняться.

 

 

2. Закон эквивалентов (Рихтер, 1793г)

а) вещества реагируют друг с другом в строго эквивалентных соотношениях

2А + В = 3С + Д

Число моль,ν 2 1 3 1

Число эквивал, n_Э 1 1 1 1

2 2 2 2

3 3 3 3

n n n n

Число моль реагентов и продуктов может быть различным. Число эквивалентности – одинаково.

 

б) массы реагентов и массы продуктов относятся между собой как молярные массы эквивалентов этих веществ.

 

2А + В = 3С + Д

 

m(A) / M_Э(A) = m(B) / M_Э (B) = m(C) / M_Э(C) = m(Д) / M_Э(Д)

или m(A) / m(C) = M_Э(A) / M_Э(C)

в) в тех случаях, когда в реакции участвуют газообразные вещества, закон эквивалентов выражается следующим соотношением:

V₁ / V₂ = Vэ₁ / Vэ₂,

где V₁, V₂ - объемы газов

Vэ₁, Vэ₂ – эквивалентные объемы этих газов

 

Если же одно из реагирующих веществ находится в твердом состоянии, а другое в газообразном, то закон эквивалентов выражается следующим равенством:

m / Мэ = V / Vэ

где m – масса твердого вещества;

Мэ – молярная масса эквивалента твердого вещества;

V – объем газообразного вещества;

Vэ – эквивалентный объем.

 

3. Закон постоянства состава соединений (Пруст, 1799 г.)

Каждое индивидуальное молекулярное соединение имеет постоянный качественный и количественный состав независимо от способа его получения.

Например: H₂SO₄ - качественный состав молекулы: Гидроген, Сульфур,

Оксиген

количественный состав|склад|: два атома Гидрогена;

один атом Сульфура;

четыре атома Оксигена.

 

 

4. Закон кратных отношений (Дальтон, 1803 г.)

Если два элемента образуют друг с другом несколько соединений, то на одну и ту же массу одного элемента приходятся такие массы другого элемента, которые относятся между собой как небольшие целые числа.

 

Состав оксида	Масса Нитрогена в 1 моль оксида	Масса Оксигена в 1 моль оксида	Отношение массы Оксигена к массе Нитрогена
N2O			0,57
NO			1,14
N2O3			1,71
NO2			2,29
N2O5			2,85

 

 

Если числа четвертой колонки разделить на самое маленькое из них

(0,57), то получим ряд целых чисел 1, 2, 3, 4, 5

 

5. Закон объемных отношений (Гей – Люссак, 1805 г.)

Объемы газов, которые вступают в реакцию, относятся друг к другу и к объемам образующихся газообразных продуктов как небольшие целые числа.

N_2(газ) + 3H_2(газ) = 2 NH_3(газ)

1моль| 3моль| 2моль|

1объем 3объема| 2объема

1: 3: 2|

 

6. Закон Авогадро (Авогадро, 1811 г.)

В равных объемах различных газов при одинаковых условиях

(давлении и температуре) содержится одинаковое число структурних единиц газов (атомов, молекул).

Следствия:

1. Один моль любого вещества содержит число Авогадро (N_A= 6,02 ∙ 10²³ ) структурных единиц независимо от условий.

2. Молярные объемы различных газов при одинаковых условиях равны. При нормальних условиях один моль любого газа занимает объем 22,4 л.

3. Массы равных объемов различных газов при одинаковых условиях относятся как их молекулярные или молярные массы. Это отношение называется относительной плотностью одного газа по другому.

При V_A = V_B; Р_А = Р_В; Т_А= Т_В

m(A) / m(В) = M(A) / M(В) = Д_В

Д_В - относительная плотность газа А по газу В. Это число, которое показывает во сколько раз масса одной структурной единицы (или моля) газа А больше массы структурной единицы (или моля) газа В.

 

Внимание! При решении задач с участием газообразных веществ иногда возникает необходимость перерасчета параметров газа из нормальных условий (Р₀, Т₀, V₀; см. выше «Молярный объем ») в условия, отличающиеся от нормальных (Р, Т, V) или наоборот.

В подобных случаях используют:

а) объединенное уравнение газового состояния:

PV ∕ T = P₀ V₀ ∕ T₀ = const

 

б) уравнение Менделеева – Клапейрона:

 

P V = m R T / M

где – P₀,V₀, T₀ давление, объем, температура при нормальных условиях;

P, V, T - давление, объем, температура при условиях, отличающихся от нормальных

m - масса объема газа (V)

M – молярная масса газа.

R – универсальная газовая постоянная (значение R изменяется с изменением единиц измерения давления и объема).

R = 0,082 атм| • л / К

R = 8,314 Па • м³ / К

R = 62360 мм.рт.ст. • мл / К

 

P₀ V₀ ∕ T₀ = R для 1 моль газа.

 

ОБРАЗЦЫРЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

 

Задача №1. Рассчитайте молекулярные и молярные массы веществ: а) Na₂SO₄; б) Zn(OH)₂ ; в) Br₂ ; г) Mg

Решение:

Молекулярные массы веществ (Мr) рассчитываются по формулам как сумма атомных масс элементов, входящих в формулу, с учетом числа атомов каждого элемента.

а) Мr (Na₂SO₄) = 2 Ar(Na)+ Ar(S)+ 4Ar(O)= 2·23 + 32 + 4·16 = 142

Исходя из определения относительной молекулярной массы (см. выше по тексту), это число может не иметь единиц измерения, либо может быть измерено атомными единицами массы (а.е.м.).

Молярные массы веществ численно равны молекулярным.

М (Na₂SO₄) = 142 г / моль

б) Мr(Zn(OH)₂) = Ar (Zn) + 2Ar (O) + 2 Ar(H) = 65 + 2 ·16 + 2·1 = = 99

M (Zn(OH)₂) = 99 г / моль

в) Мr (Br₂) = 2 Ar (Br) = 2 · 80 = 160

M (Br₂) = 160 г / моль

 

г) Для отдельно взятого атома (Mg) можно рассчитать только атомную массу.

Молярная масса атомов численно равна его атомной массе.

Ar (Mg) = 24; М (Mg) = 24 г/ моль.

 

Задача №2. Какое количество вещества содержится в 90 г воды?

Решение:

Количество вещества измеряется молями, ν (см. выше по тексту). Другими словами в задаче спрашивается: сколько моль воды содержится в 90 г воды?

m Н₂О = 90 г В разделе «Основные понятия » (см. выше по тексту)

приводится формула (1) ν = m (Н₂О) / М (Н₂О);

ν Н₂О -? где m (Н₂О) – масса воды по условию задачи

М (Н₂О) – молярная масса воды

М (Н₂О) = 2 · 1 + 16 = 18 г / моль

Подставляя в формулу (1) значения М (Н₂О) = 18 г/ моль; m (Н₂О) = 90 г рассчитываем число моль Н₂О в 90 г.

ν = 90 / 18 = 5 (моль).

Ответ: в 90 г воды содержится 5 моль вещества.

 

Задача №3. Какой объем займут при нормальных условиях 200 г аммиака NH₃?

Решение:

Внимание! Если в условии задачи упоминаются «нормальные условия », это значит, что при решении обязательно следует использовать значение молярного объема газа при нормальных условиях, т. е. 22,4 л (см. выше по тексту).

m ( NH₃ ) = 200 гV (NH₃) _н.у. = V_{М( н.у.)} · ν (NH₃),

где ν (NH₃) – число моль аммиака в 200 г

V (NH₃) _н.у. -? V_{М( н.у.)} - 22,4 л – объем 1моль NH₃

ν (NH₃) = m ( NH₃ ) / М ( NH₃ )

М ( NH₃ ) = 14 + 3· 1 = 17 г / моль

ν (NH₃) = 200 / 17 = 11,8 (моль)

V_{М( н.у.)} = 11,8 · 22,4 = 263,5 (л)

Ответ: 200 г аммиака при н. у. будут иметь объем 263,5 л.

 

Задача № 4. Сколько молекул содержится в 500 г фосфатной кислоты Н₃РО₄?

Решение:

Внимание! Если в задаче упоминается «число молекул », это значит, что при решении обязательно следует использовать число Авогадро. N_A= 6,02 ∙ 10²³ структурных единиц в одном моле вещества.

В данной задаче структурными единицами фосфатной кислоты являются молекулы Н₃РО₄.

m ( Н₃РО₄ ) = 500 г n (Н₃РО₄) = ν (Н₃РО₄) · N_A

ν (Н₃РО₄) = m ( Н₃РО₄ ) / М ( Н₃РО₄ )

n (Н₃РО₄) -? М ( Н₃РО₄ ) = 3 · 1 + 31 + 4 · 16 = 98 г / моль

n (Н₃РО₄) = m ( Н₃РО₄ ) · N_A / М ( Н₃РО₄ ) =

= 200 · 6,02 · 10²³ / 98 = 1,23 · 10²⁴ (молекул)

Ответ: в 500 г Н₃РО₄ содержится 1,23 · 10²⁴ молекул.

 

Задача № 5. В сосуде объемом 2 м³ находится карбон (IV) оксид (СО₂) под давлением 3 атмосферы и при температуре 127⁰С. Каким будет объем газа при нормальных условиях?

Решение:

Внимание! Если в задаче обсуждается два варианта условий существования газа, то для приведения газа к тем или другим условиям используют объединенное уравнение газового состояния (см. выше по тексту).

PV ∕ T = P₀ V₀ ∕ T₀

где – P₀,V₀, T₀ давление, объем, температура при нормальных условиях;

P, V, T - давление, объем, температура при условиях, отличающихся от нормальных

Р = 3 атм Видоизменив уравнение газового состояния имеем:

V = 2 м³ P V T₀ = P₀ V₀ T откуда следует V₀ = P V T₀ / Р₀ Т

t = 127⁰С Прежде чем подставить значение в формулу, необходимо

Р₀ = 1 атм перевести температуру из шкалы Цельсия в шкалу Кель-

Т₀ = 273 К вина. Т = 127 + 273 = 400 К

V₀ = 3 атм · 2м³ · 273К / 1 атм · 400 К = 4,09 м³

V₀ -?

Внимание! При подставлении значений в формулы с большим числом параметров пишите единицы измерения каждого параметра. Это предупредит ошибки по причине разнообразия в системе единиц измерения.

Ответ: при нормальных условиях объем газа будет составлять 4,09 м³.

 

Внимание! Для проверки правильности решения (ориентировочно) обдумайте, может ли предложенное в задаче изменение условий существования газа привести к такому изменению объема, какое получилось в ответе задачи.

Из условий задачи видно, что давление газа уменьшилось по сравнению с исходным. Это должно привести к увеличению объема. Температура тоже уменьшилась. Но это должно привести к уменьшению объема. Однако, давлении уменьшилось в 3 раза, в то время как температура уменьшилась незначительно. Поэтому следует ожидать увеличения объема. Ответ задачи это подтверждает. Значит решение верно (ориентировочно).

Задача № 6. Рассчитайте молярную массу газа, если 20 г его при температуре 700 К и давлении 6,06 · 10⁵ Па занимают объем 3,19 л.

Решение:

Если в задаче наряду с параметрами газа (P V T) упоминаются его масса и его молярная масса, то для решения задачи следует использовать уравнение Менделеева – Клапейрона (см. выше по тексту).

P · V = m · R · T / M

m газа = 20 г Преобразовав уравнение Менделеева – Клапей-

Т = 700 К рона имеем: P · V · М = m · R · T из которого:

Р = 6,06 · 10⁵ Па М = m · R· T / P · V

V = 3,19 л

М газа -?

20 г · 0,082 л · атм / К · 700 К

М =

6,06 · 10⁵ Па · 3,19 л

 

Так как в значении R = 0,082 л · атм / К давление измеряется в атмосферах, то для корректности решения единицы измерения давления газа в условии задачи надо перевести тоже в атмосферы.

1 атм = 1,01 · 10⁵ Па. Следовательно Р = 6,06 · 10⁵ Па = 6 атм.

20 г · 0,082 л · атм / К · 700 К

М = ----------------------------------------------- = 30 г/моль

6 атм · 3,19 л

Ответ: молярная масса газа 30 г / моль.

Задача № 7. Рассчитайте массу феррум (III) гидроксида, который образуется в результате реакции взаимодействия феррум (III) сульфата с 3,2 тонны натрий гидроксида. Рассчитать процентный состав Fe₂(SO₄)₃

Решение:

Если в условии задачи упоминается реакция, то прежде всего следует написать уравнение этой реакции и расставить коэффициенты, чтобы числа атомов каждого элемента были равны в левой и правой частях уравнения. Достижение равенства указывает на то, что закон сохранения массы удовлетворен и уравнение можно использовать для стехиометрических расчетов, т. е. расчетов по массовым соотношениям веществ в реакции. Каждой формуле вещества соответствует масса этого вещества – его молярная масса. Коэффициенты при формуле в уравнении реакции указывают на число молярных масс данного вещества, которые участвуют в реакции. Отсутствие коэффициента соответствует одному молю вещества.

После составления уравнения и расстановки коэффициентов, запишите краткое условие, внимательно читая условия задачи. Подчеркните в уравнении формулы веществ, которые участвуют в расчетах.

m (NaOH) = 3,2 Fe₂(SO₄)₃ + 6 NaOH → 2 Fe(OH)₃ + 3 Na₂SO₄

6 · 40 2 · 107

m (Fe(OH)₃) -? 240г 214 г

240 кг 214 кг

M (NaOH) =40г/моль 240 т 214 т

M (Fe(OH)₃) = 107г/моль

240 т 214 т

3,2 т m (Fe(OH)₃)

Молярные массы веществ измеряются в граммах, т.е. из уравнения следует, что если в реакцию вступили 240 г NaOH, то образуется 214 г Fe(OH)₃. При сохранении этого соотношения единицы измерения масс могут быть другими: мг, кг, т, в общем случае весовые части.

Так как в условии задачи масса NaOH выражена в тоннах, то целесообразно вести расчет в тоннах. Решая пропорцию имеем:

m (Fe(OH)₃) = 3,2 · 214: 240 = 2,85 (т) Fe(OH)₃

Внимание! Аналогичными расчетами можно определить массы Fe₂(SO₄)₃ и Na₂SO₄, которые участвуют в реакции.

Примечание: 1 т = 1 · 10³ кг = 1 · 10⁶ мг

1 мг = 1 · 10 ^-3 кг = 1 · 10 ^-6 т

Расчет процентного состава вещества:

Для расчета процентного состава вещества используется только значение молярной массы.

М(Fe₂(SO₄)₃) = 56· 2 + 32 · 3 + 16 · 12 = 112 + 96 + 192 = 400 г/моль

1) Процентное содержание Fe: 400 г составляют 100%

112г - х%

Х = 112 · 100/ 400 = 28

Процентное содержание Fe составляет 28%

2) Процентное содержание S: 400 г составляют 100%

96 г - у %

У = 96 · 100 / 400 = 24

Процентное содержание S составляет 24 %

3) Процентное содержание О: можно рассчитать: а) аналогично расчетам для Fe и S

400 г составляют 100%

192 г - z %

Z = 192 · 100 / 400 = 48

б) если вся масса составляет 100 %, то содержание кислорода можно рассчитать отняв от 100 % содержание Fe и S

100 – 28 – 24 = 48

Процентное содержание О составляет 48 %

Ответ: если с феррум (III) сульфатом прореагируют 3,2 т натрий гидроксида, то образуется 2,85 т феррум (III) гидроксида.

Задача № 8. Какой объем карбон (IV) оксида (при н.у.) образуется при термическом разложении (прокаливании) 5 тонн гидроген карбоната натрия?

Решение: t⁰

m (NaHCO₃) = 5 т 2NaHCO₃ → Na₂CO₃ + H₂O + CO₂

2 моль 1 моль

V (CO₂) при н.у. -? 2 · 84 г /моль 22,4 л

168 г

M (NaHCO₃) = 84 г/моль

168 т 22,4 · 10⁶ л

5 т V (CO₂)

По уравнениям реакции можно производить расчеты объемов газообразных веществ помня, что 1 моль газа при нормальных условиях занимает объем 22,4 л. Из уравнения видно, что при разложении 168 г NaHCO₃ образуется 22,4 л CO₂. С учетом того, что 1 тонна больше 1 грамма в 10⁶ раз, то и образующийся объем CO₂ тоже будет в 10⁶ раз больше 22,4 л, что составляет 2,24 · 10⁷ л.

Решая пропорцию имеем:

V (CO₂) = 5 т · 2,24 · 10⁷ л: 168 т = 6,7 · 10⁵ л

Так как 10³ л = 1 м³, то V (CO₂) при н.у. = 6,7 · 10² м³

Ответ: Если разложить при нагревании 5 т NaHCO₃, то объем CO₂ измеренный при нормальных условиях составит 6,7 · 10² м³

Внимание! Аналогичным расчетом можно определить объем выделяющегося при реакции водяного пара.

Примечание: 1 м³ = 1 · 10³ л = 1 · 10⁶ мл

1 мл = 1 · 10 ^-3 л = 1 · 10 ^-6 м³

Задача № 9. Какую валентность проявляет железо, если для растворения 5,58г его в потребовалось 7,3 г хлоридной кислоты? Какова формула образующегося хлорида железа?

Решение: Согласно закону эквивалентов:

M(Fe) / Э (Fe) = m (HCl) / Э (HCl)

Э(Fe) = m(Fe) · Э(HCl): m(HCl)

Э (HCl) = M (HCl) = 36,5

Э(Fe) = 5,58 · 36,5: 7,3 = 27,9

Э(Fe) = M(Fe) / Z; Z = M(Fe) / Э(Fe) = 55,8: 27,9 = 2

Ответ: валентность железа равна двум. Химическая формула, образующегося хлорида FeCl₂

Задача № 10. Некоторая масса металла, эквивалентная масса которого равна 28 г/моль, вытесняет из кислоты 0,7 л водорода, измеренного при нормальных условиях. Определить массу металла.

Решение: Зная, что эквивалентный объем водорода равен 11,2 л, составляем пропорцию:

 

28 г металла эквивалентны 11,2 л Н₂

Х г металла эквиваленты 0,7 л Н₂

Х = 0,7 · 28: 11,2 = 1.76 г

Ответ: Масса металла равна 1,76 г.

Задача № 11. При сгорании металла образуется 9,43 г его оксида. Молярная масса эквивалента оксида металла равна 17 г/моль. Какая масса металла прореагировала?

Решение:

Мэ_{(оксида)} = Мэ_{(элемента)} + Мэ_{(кислорода)}

Мэ_{(металла)} = Мэ_{(оксида)} – Мэ_{(кислорода)} = 17 – 8 = 9 г/моль

По закону эквивалентов:

m(оксида) / M_Э(оксида) = m(металла) / M_Э (металла)

m(металла) = 9,43 · 9: 17 = 4,99 г

Ответ: масса металла равна 4,99 г.

Задача № 12. Металл образует два хлорида, содержащих соответственно 73,86% и 84,96% металла. Вычислите молярные массы металла в каждом соединении.

Решение: Вычислим содержание хлора в первом хлориде,приняв массу хлорида за 100%; 100 – 73,86 = 26,14%, т,е, на 73,86 частей массы металла приходится 26,14 частей хлора или на 73,86 г металла приходится 26,14 г хлора.

Зная, что молярная масса эквивалента хлора равна 35,5 г/моль, можем определить молярную массу эквивалента металла.

В первом хлориде по закону эквивалентов:

m(хлорид иона) / M_Э(хлорид иона) = m(металла) / M_Э (металла)

M_Э (металла 1) = 73,86 · 35,5: 26,14 = 100,3 г/моль

Аналогично для второго хлорида: на 84,9г металла приходится 15,04 г хлора. Отсюда молярная масса эквивалента металла во втором хлориде равна:

M_Э (металла 2) = 84,96 · 35,5: 15,04 = 200,5 г/моль

Ответ: M_Э (металла 1) = 100,3 г/моль; M_Э (металла 2) = 200,5 г/моль.

 

Задания для самоконтроля:

№ 1. Какой объем займет SO₃ массой 2,2 г (н.у.)?

№ 2. Где больше молекул в 3 г Н₂О или в 4,48 л СО₂?

Определить массу молекулы карбон (IV) оксида.

№ 3. Какой объем займет карбон (IV) оксид при н.у., если при темпера-

туре 27⁰С и давлении 1,5 атм он занимает объем 1 м³?

№ 4. Вычислить молекулярную массу газа, 50 мл которого при 17⁰С и

780 мм.рт.ст. имеют массу 0,222 г.

№ 5. Какова масса оксида кальция, необходимая для получения

№ 6. Какой объем азота (н.у.) получится при разложении нитрита

аммония массой 193 г?

NH₄NO₂ → N₂ + H₂O

№ 7. 5,2 г металла взаимодействуют с 3,5 г азота, образуя нитрид.

Какой это металл, если его валентность равна 1, а валентность

азота 3?

№ 8. Вычислить эквивалентную массу металла, зная, что его хлорид

содержит 65,57% хлора.

№ 9. Из 3,85 г нитрата металла получено 1,6 г его гидроксида. Вычислить

эквивалентную массу металла.