refberry.ru

Стехиометрические законы

Закон Авогадро: Равные объемы разных газов содержат при одинаковом давлении и одинаковой температуре равное число молекул.

Поскольку в газах расстояние между молекулами гораздо больше, размера самих молекул, объем газа (V) зависит не от размера молекул и плотности их упаковки, как в жидкостях и твердых веществах, а от внешних условий (температуры и давления).

Следствие из закона Авогадро: при одинаковых условиях равные количества разных газов занимают равные объёмы.

Или: Объем 1 моля (т.е. 6,02·1023 молекул) любого газа при одинаковых условиях есть величина постоянная.

т.е., если n1 = n2, Т1=Т2 Р1=Р2, то V1газа = V2газа

При нормальных условиях (н.у.)

Т=273K=0°С и Р=101,3·105 Па=1 атм,

VМ(н.у.)=22,4 л

Например: 2г водорода (1 моль) и 32г кислорода (1 моль) занимают при одинаковых условиях одинаковый объем, равный при н.у. 22,4 моль/л.

Расчет объема газа по его массе:

Поскольку VM = V/n, то

V = VM · n = VМ·mгаза/Mгаза.

При н.у. Vгаза = 22,4· n = 22,4·mгаза/Mгаза

Закон сохранения массы вещества, Ломоносов, 1748г.

Масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции.

3Fe(тв)+2O2(г)=Fe3O4(тв) 3·56 + 2· (2·16) = (3·56+4·16)

Закон постоянства состава веществ, Пруст, 1808г.

Каждое чистое вещество имеет один и тот же состав независимо от его происхождения. СН4+2О2=СО2+2Н2О

Na2CO3+2HCl=2NaCl+H2O+CO2

Закон кратных отношений, Дальтон, 1803г.

Количества реагирующих веществ и продуктов реакции относятся между собой, как небольшие целые числа.

Закон простых объемных отношений, Гей-Люсак, 1808г.

Объемы, вступающих в реакцию газов, относятся друг к другу и к объемам образующихся газообразных соединений, как небольшие целые числа.

Закон эквивалентов:вещества реагируют друг с другом и образуются в результате химической реакции в соотношениях, пропорциональных их эквивалентам: m1Э2=m2Э1

Эквивалент – реальная или условная частица вещества, которая может присоединять, высвобождать или другим способом быть эквивалентна катиону водорода в реакциях ионного обмена и электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

Эквивалентом (Э) – также называют массу вещества в а. е. м. эквивалентную в реакции атомной массе водорода (1,008) или половине атомной массы кислорода (15,9994/2) (единица измерения а. е. м. или отн. ат. ед. массы).

Эквивалентом вещества – также называют количество вещества, которое соединяется без остатка с 1 молем атомов Н (т. е. с 1 г Н2) или замещает это количество водорода в химической реакции (единица измерения г/моль-экв).

Эквивалентное число (z) – целое число ≥ 1, равно числу эквивалентов вещества в 1 молекуле вещества.



Фактор эквивалентности (f) – число ≤1, показывает, какая часть молекулы соответствует эквиваленту вещества.

Молярная масса эквивалента (Мэкв, эквивалентная масса) – масса 1 моля эквивалентов вещества (единица измерения г/моль или г/моль-экв).

Мэкв=М·f

Мэкв(Na)= 23 г/моль·1=23 г/моль

Мэкв(Al)= 27 г/моль·1/3=9 г/моль.

Молярный объем эквивалента (Vэкв) – это объем, занимаемый 1моль-экв газа.

При нормальных условиях (н.у.) t=0°C, Р=1 атм

Vэкв(Н2)=22,4/2=11,2 л/моль-экв,

Vэкв(О2)=22,4/4=5,6л/моль-экв.

Количество эквивалентов вещества (nэкв) – число молей эквивалентов вещества,

nэкв= = = =zn

Правила расчета Мэкв веществ разных классов:

Эквивалент кислоты – такое её количество, которое содержит 1 моль атомов водорода, способных замещаться катионами металла.

Мэкв к-ты=Мк-ты/основность к-ты, f=1/основность к-ты

Э(HCl)=HCl Мэкв(HCl)=М(HCl)/1=36,5 г/моль/1=36,5 г/моль

Э(H2SO4)=1/2 H2SO4 Мэкв(H2SO4)=М(H2SO4)/2=98 г/моль/2=49 г/моль

Э(CH3COOH)= CH3COOH Мэкв(CH3COOH)=М(CH3COOH)/1=60 г/моль,

Эквивалент основания – такое его количество, которое содержит 1 моль гидроксильных групп, способных замещаться кислотными остатками.

Мэкв осн=Мосн/кислотность основания f=1/кислотность основания

Э(NaOH)= NaOH Мэкв(NaOH)=М(NaOH)/1=40 г/моль/1=40 г/моль

Э(Al(OH)3)=1/3Al(OH)3

Мэкв(Al(OH)3)=М (Al(OH)3)/3=68г/моль/3=22,7г/моль

Эквивалент соли – это такое ее количество, которое приходится на единицу валентности катиона, образующего соль.

Мэкв соли=Мсоли/(валентность металла·индекс)

f=1/валентность металла·индекс

Э(Na+Cl)=1 NaCl Мэкв(NaCl)=М(NaCl)/1·=58,5/1=58,5 г/моль

Э(Na+2SO4)=1/2Na2SO4 Мэкв(Na2SO4)=М(Na2SO4)/(1·2)=142/2=71 г/моль

Э(Ca2+SO4)=1/2 CaSO4 Мэкв(CaSO4)=М(CaSO4)/(2·1)=136/2=68 г/моль

Э(Al3+Cl3)=1/3 AlCl3 Мэкв(AlCl3)=М (AlCl3)/(3·1)=133,5/3=44,5 г/моль

Э(Al3+2(SO4)3)=1/6Al2(SO4)3 Мэкв(Al2(SO4)3)=М(Al2(SO4)3)/(3·2)=342/6=57г/моль

Э(Na3[Cr(OH)6])=1/3/Na3[Cr(OH)6] Мэкв(Na3[Cr(OH)6])=М(Na3[Cr(OH)6])/3=223/3=74,3г/моль

Следует понимать, что участвуя разных реакциях вещество может иметь разные эквиваленты и, соответственно, разные факторы эквивалентности. Эквивалент вещества в реакции может не совпадать с эквивалентом этого вещества, определяемого по правилу.



Пример 1 Определите эквивалент Э, фактор эквивалентности f, число эквивалентности z, молярную массу эквивалента H3РO4 рассматривая ее,

а) как многоосновную кислоту,

б) в реакциях ионного обмена Н3РО4+NaОН→NaН2РО4+Н2О

Н3РО4+2NaОН→ Na 2НРО4+2Н2О

Н3РО4+3NaОН→Na3РО4 +3Н2О



001505023.html

001505033.html