МОЛЯРНАЯ КОНЦЕНТРАЦИЯ ЭКВИВАЛЕНТА
(нормальность раствора, н., N)
определяется числом эквивалентов растворенного вещества в 1л раствора. Эти растворы относятся также к растворам точной концентрации.
Эквивалент – это реальная или условная частица, которая может присоединить или вытеснять 1 протон водорода в кислотно-основных реакциях или быть эквивалентной 1 электрону в окислительно-восстановительных реакциях. В любой реакции вещества реагируют в эквивалентных количествах.
Для того чтобы готовить растворы, содержащие определенное количество эквивалентов данного вещества, необходимо знать, как подсчитать молярную массу эквивалента Мэ , т.е. массу 1 эквивалента.
Значение эквивалента, а, следовательно и масса эквивалента не является постоянной величиной для данного соединения, а зависит от реакции, в которую вступает соединение.
Молярная масса эквивалента кислоты равна ее молярной массе, деленной на основность кислоты. МэНNО3 = Мr HNO3, т.е. Мэ = Мr
МэН2SO4 = Mr = 98 = 49г
2 2
МэН3РО4 = 98 = 32,6г
В данном примере вычисляется Мэ для реакций полного обмена.
Для реакции неполного обмена или неполной нейтрализации М3 вещества зависит от полноты прохождения реакции.
Н2SO4 + NaOH = NaHSO4 + H2O MэH2SO4 =MrH2SO4
H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O MэН3РО4 = МrH3PO4
H3PO4 + 2NaOH= Na2HPO4 + 2H2O MэН3РО4 = Мr H3PO4
H3PO4 + 3NaOH = Na3PO4 + 3H2O MэH3PO4 = MrH3PO4
3
Молярная масса эквивалента основания равна его молярной массе, деленной на степень окисления металла. МэNaOH = MrNaOH;
МэМg(OH)2 = MrMg(OH)2 - реакция полного обмена
Реакции неполного обмена
Mg(OH)2 + HCI = MgOHCI + H2O Mэ Мg(OH)2 = MrMg(OH)2
Молярная масса эквивалента соли равна молярной массе соли, деленной на произведение степени окисления металла и числа его атомов в молекуле соли.
МэNa2SO4 = MrNa2SO4; МэAL2(SO4)3 = Mr AL2(SO4)3 реакции полного обмена
1 х 2 3 х 2
Если соль участвует в реакции неполного обмена, то учитывается только число атомов металла, участвующих в реакции.
2KCl + Na3[Co(NO2)6] = K2Na[Co(NO2)]↓+2NaCl
МэNa[Co(No2)6] = MrNa3[Co(No2)6]
1 x 2
Масса эквивалента вещества, участвующего в ОВР, равна массе вещества, деленной на число принятых или отданных электронов этим веществом.
Na2SO3 + KMnO4 +H2SO4 → Na2SO4 + MnSO4 +K2SO4 + H2O
+7 +2
ЭKМnO4 = MrKМnO4, т.к. Mn +5e →Mn
Фактор эквивалентности – это число, показывающее, какая доля реальной частицы эквивалента равна 1 протону водорода или 1 электрону в данной реакции.
Фактор эквивалентности – Z
Mэ = Mr
Z
В случаях одноосновных кислот, оснований и солей, содержащих 1 атом металла, степень окисления которого (+1), Z=1 и масса эквивалента такого соединения равна его молярной массе.
Раствор, содержащий 1 эквивалент в 1л раствора, называется однонормальным – 1н. Раствор, содержащий 0,1 эквивалента - децинормальным – 0,1н; 0,01эквивалента – сантинормальным – 0,01.
Определите массу безводной соли Na2CO3, необходимую для приготовления 500мл 0,1н раствора.
1 способ: определяем количество вещества в эквивалентах, которое должно содержаться в приготовленном растворе:
1000мл 0,1н раствора содержит 0,1 эквивалент
500 мл 0,1н раствора содержит х эквивалент
х = 500 х 0,1 = 0,05 эквивалента
МэNa2CO3 = Mr Na2CO3 = 106.004 = 53.002г
2 2
. масса навески
m Na2CO3 = Мэ х э = 53,002 х 0,05= 2,6501г
Способ расчета
q = V х N x Mэ , где q - навеска, г
1000 V – объем в мл
N - концентрация раствора
(нормальность)
Мэ – масса эквивалента
D = 500 x 0, 1 х 53,0022 = 2,6501г
КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАЧИ
1.Рассчитайте массу эквивалента для следующих веществ: азотная кислота, гидроксид натрия, гидроксид кальция, гидроксид алюминия, сульфат алюминия, хлорид железа (Ш), сульфат меди (П).
2.Вычислите массу эквивалента фосфорной кислоты при реакции с гидроксидом калия: а) с образованием однозамещенного фосфата калия; б) с образованием двухзамещенного фосфата калия; в) с образованием трехзамещенного фосфата калия. Написать уравнения соответствующих реакций.
3.Определите массу кристллической соды (Na2CO3 x 10H2O) неоьбходимую для приготовления 500мл 0,5н раствора.
4.Сколько миллилитров 38% раствора хлороводородной кислоты (плотность 1,19) нужно взять для приготовления 500мл 0,3н раствора?
Тема 3. КИСЛОТНО-ОСНОВНОЕ РАВНОВЕСИЕ В ВОДНЫХ
РАСТВОРАХ
Содержание:
1. Диссоциация воды
2. Контрольные вопросы и задачи
ДИССОЦИАЦИЯ ВОДЫ
Вода является слабым амфотерным электролитом и в очень незначительной
степени диссоциирует по схеме Н2О → Н+ + ОН-.
Наряду с другими ионами растворенного вещества, анализируемый раствор всегда содержит ионы Н+ и ОН-. Этот факт должен учитываться при анализе, хотя концентрации [H+] и [OH-] очень малы. При 25оС в одном литре воды диссоциирует только 10-7 моль воды .
Одна молекулы воды при диссоциации дает один ион водорода Н+ и один ион гидроксида ОН-, то концентрация [H+] = [OH-] = 10-7 моль/л.
Вода характеризуется константой диссоциации
Кq = [H+] x [OH-]
[H2O]
Kq[H2O] = [H+] x [OH-]
Концентрация молекул воды [H2O] – практически постоянная величина, так как вода существует почти исключительно в виде недиссоциированных молекул. Обозначив Кq[H2O] через постоянную величину КН2О, имеем КН2О = [H+] x [OH-].
Произведение [H+] x [OH-] в воде и водных растворах является постоянной величиной при постоянной температуре. Эта величина называется ионным произведением воды.
При 25оС
КН2О = 10-14, то есть [H+] x [OH-] = 10-14
Если к воде добавить немного кислоты, то[H+] увеличится во много раз. Согласно принципу Ле-Шателье, происходит смещение равновесия влево, т.е. в сторону образования
молекул воды. При увеличении концентрации ионов Н+ в 100 раз, то для сохранения постоянной величины [H+] x [OH-] концентрация гидроксид-ионов должна понизиться в 100 раз за счет образования молекул воды.
При прибавлении к дистиллированной воде раствора щелочи (увеличение [OH-] произойдет смещение равновесия влево и образуются новые молекулы воды, а концентрация [Н+] снизится. Следовательно, если увеличить концентрацию ионов Н+, то концентрация ионов ОН- уменьшится во столько же раз и наоборот.
Концентрацию водородных и гидроксид-ионов удобнее выражать через их отрицительные логарифмы и обозначать соответственно рН и рОН. Величину рНназывают водородным показателем; рОН - гидроксильным.
рН + рОН= 14
Нейтральный раствор - концентрация ионов водорода равна 10-7моль/л. [H+] = 1 x 10-7 рН=7.
Кислый раствор – концентрация ионов водорода больше, чем 1 х 10-7моль/л; [H+]>1 x 10-7. [ OH-] = < 1 x 10-7 pH <7
Щелочной раствор – концентрация ионов водорода меньше, чем 1 х 10-7моль/л, а [OH-]>1 x 10-7 pH >7
Реакции среды определяют с помощью индикаторов – веществ, которые обратимо изменяют свой цвет в зависимости от среды растворов, т.е. рН раствора.
Таблица № 1