Вычисления fЭ, эквивалента и молярной массы эквивалента

Пример 1. Вычислить молярную массу эквивалента H₂SO₄.

Решение.

1. В реакциях многопротонных кислот могут участвовать все ионы водорода или только часть их:

H₂SO₄ + NaOH ↔ NaHSO₄ + H₂O

H₂SO₄ + 2NaOH ↔ Na₂SO₄ + 2H₂O

2. Из уравнений следует: в первой реакции одному иону водорода соответствует 1 моль серной кислоты: f_Э = 1; во второй – одному иону водорода эквивалентна ½ моль H₂SO₄; f_Э = ½.

3. Для первой реакции Э (H₂SO₄)=1 H₂SO₄; для второй Э (H₂SO₄)=½ H₂SO₄.

4. Следовательно, = 98,08 г/моль (реакция 1)

= ½ 98,08 = 49,04 г/моль (реакция 2)

 

Пример 2. Вычислить молярные массы эквивалента H₂С₂O₄.в реакциях нейтрализации и окисления-восстановления.

Решение.

а) H₂C₂O₄ + 2NaOH ↔ Na₂C₂O₄ + 2H₂O

б) H₂C₂O₄ + 2KMnO₄ + H₂SO₄ ↔ 10CO₂ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

Из уравнения «а» следует, что в реакцию нейтрализации вступают два иона водорода Н2С2О4, следовательно, одному иону водорода соответствует ½ моль Н2С2О4; fЭ (Н2С2О4) = ½.

Из полуреакции уравнения «б» C₂O₄^2– – 2ē ↔ 2CO₂ видно, что одному электрону эквивалента ½ моль Н₂С₂О₄; f_Э (Н₂С₂О₄) = ½.

В обеих реакциях М_Э (Н₂С₂О₄) = f_Э × М = ½ × 126,08 г/моль = 63,04 г/моль.

Вычисления концентрации растворов

Концентрация раствора есть число, показывающее, сколько растворенного вещества содержится в массовой или объемной единице раствора.

Способы выражения концентрации раствора:

Процентная концентрация (массовая доля %) – масса растворенного вещества в 100 г раствора:

В количественном химическом анализе используют растворы точной концентрации (молярной, молярной концентрации эквивалента).

Молярная концентрация (С_м, М) – количество растворенного вещества (в молях) в 1 дм³ раствора.

Молярная концентрация эквивалента (С_Э, N, н) – количество вещества эквивалента (в молях) 1 дм³ (л) раствора.

С_М = n (X) / V; С_М = m × 1000 / M × V

С_Э = n_экв (Х) / V; С_Э = m × 1000 / M_Э × V

Если фактор эквивалентности вещества равен 1, то С_М = С_Э.

Растворы точной концентрации, предназначенные для титрования, называют титрованными растворами. Кроме вышеуказанных способов (С_М, С_Э), их концентрация также выражается через титр раствора, титр раствора по определяемому веществу.

Титр раствора – масса вещества в 1 см³ (мл) раствора.

Титр раствора по определяемому веществу (титр соответствия, титриметрический фактор пересчета) – масса определяемого вещества, соответствующая 1 см³ (мл) титрованного раствора.

Такие растворы характеризуются также коэффициентом поправки К_п – числом, показывающим, во сколько раз приготовленный раствор крепче или слабее по сравнению с теоретически заданной концентрацией.

(для стандартных растворов) (для стандартизованных растворов)

 

Пример 3. 5 г Na₂SO₄ растворили в 100 г воды. Рассчитать массовую долю растворенного вещества в растворе.

Решение.

1. Вычисляют массу полученного раствора

m = m₁ + m₂,

где m₁ – масса вещества; m₂– масса растворителя.

m = 5 + 100 = 105,0000 г раствора

2. Рассчитывают массовую долю вещества, составляя пропорцию:

105 – 100%

5 – х%

Пример 4. Из 2,5000 г Na₂CO₃ приготовлено 500 см³ раствора. Вычислить для этого раствора , С_М, С_Э.

Решение.

1. Для вычисления титра находят массу вещества, содержащуюся в 1 см³ раствора

г/см³

2. Молярную концентрацию вычисляют по формуле

моль/дм³

3. Молярную концентрацию эквивалента можно найти двумя путями:

а) Находят молярную массу эквивалента Na₂CO₃

М_Э = ½ М = ½ 105,99 = 53 г/моль

Затем можно воспользоваться известным титром раствора

моль/дм³

б) Или можно воспользоваться величиной навески:

моль/дм³

 

Пример 5. Определить массовую долю AgNO₃ в 0,05 моль/дм³ раствора (r=1 г/дм³).

Решение.

1. Рассчитывают г/см³.

2. Вычисляют массу вещества в 1 дм³ раствора:

3. Находят содержание вещества в 100 см³ (100 г) раствора нитрата серебра:

, значит: 0,85%-ный раствор нитрата серебра.