Стехиометрия и закон эквивалентов

Моль и его значение в химии

Моль- это количества вещества, содержащие столько структурных элементов. Сколько содержится атомов в 0,012 кг.(12 г.) изотопа С-12. Структурные элементы могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и др. частицами; число атомов в 1 моль С- 12 равно постоянной Авогадро 6,022045·10²³ моль^-1 (1/моль).

Например, 44 г. диоксида углерода составляют 1 моль СО2 и содержат 6,022045·10²³ молекул.

Массу 1 моль элемента (простого вещества) или соединения называют молекулярной (молярной) массой. Если имеется m(г.) вещества с молекулярной массой М г. моль^-1 , то число моль(n) вещества вычисляют по формуле:

n(моль)=m(г)/М(г. моль^-1 ) (2.4)

Число моль в системе СИ называют количеством вещества (одна из семи основных единиц СИ). Молекулярная формула- это выражение, кратное эмпирической формуле.

Если эмпирическая формула имеет вид СН2О, то молекулярная формула может быть как СН2О, С2Н4О2, С3Н6О3 и т.д.

Из сказанного следует, что один моль молекул. Ионов или других частиц содержит число этих, частиц, равное постоянной Авогадро.

При этом важно не забывать и точно указывать химическую формулу вещества при использовании представления о значении и величины моль. Например, вы прочитали, что в какой-то реакции образовался 1 моль азота. Можно подумать, что речь идет об 1 моль атомов азота (14,0 г.). На самом деле, если не сделать оговорок, скорее всего имелся в виду 1 моль молекул азота N2(28,0г.). Чтобы избежать подобных недоразумений, лучше всегда надо точно называть имеющуюся в виду форму вещества. В том же атомном азоте N(14,0г) и в молекулярном азоте N2(28,0г.) содержится одно и тоже число частиц, равное постоянной Авогадро 6,022045·10²³ (атомов или молекул). Это правило не соблюдается при определении эквивалентной массы.

Стехиометрия относится к разделу химии, в котором рассматривается количественный состав химических соединений и количественные изменения по массе, происходящие в процессе протекания химических реакция. Этот термин ввел в науку В. Рихтер(1762-1807), который также открыл и закон эквивалентов. Слово стехиометрия образовано из 2-х греч. Слов: “ стехон”- элемент и ”метрон”- мера.

Основными законами стехиометрии (разд. 2.1) и закон эквивалентов.

В составе с законом эквивалентов химические элементы соединяются или взаимную замещают друг друга в химических реакциях в количествах, точно равных их эквивалентам или эквивалентным массам в состоянии один к одному (2 к 2, 3 и 3 и т.д.). Это утверждение применимо и к соединениям, т.е. элементы вещества участвуют в химической реакции в одинаковом количестве их эквивалентов.

Химические эквиваленты – это условные частицы вещества, в Z(в) раз меньше, чем соответствующие или формульные единицы; в общем случае: эквивалент = ФЕ(вещества)/Z(в),. Для практики удобнее пользоваться эквивалентной массой(количество вещества эквивалентов).

Эквивалентной массой вещества называется такое его количество, которое соединяется с 1 моль атомов водорода (11200 мл. при н.у.) или замещает то же число атомов водорода(1, 00794г.) в веществе в ходе химической реакции; или то же самое, что с 0,5 моль атомов кислорода или с 8 г. кислорода (5600 мл. при н.у.).

Пример 1. При сжигании чистого Сd массой 2,81 г. получено 3, 21г. оксида кадмия. Вычислить эквивалентную массу кадмия.

Решение. По разнице между массами оксида и металла определили массу кислорода, вступившего в реакцию: 3,21-2,81= 0,40г. кислорода. Согласно определению эквивалентной массы(x) можно записать (составить пропорции).

Реагирует с

x(Cd) 8 г. кислорода

Реагирует с

2,81 Cd с 0,4 г кислорода

По реакции

X=2,81*8/0,4=56,2(г.)

Ответ: эквивалентная масса кадмия равна 56,2 г.

Эквивалентная масса (эквивалент) кислоты численно равен ее молярной массе, деленной на основание кислоты (число ионов водорода). Эквивалент основания – его молярной массе, деленный на кислотность (у неорганического основания – на число гидроксильных групп). Эквивалент соли- ее молярной массе, деленной на сумму зарядов катионов или анионов (то же самое для оксидов- деленной на сумму зарядов катионов или анионов). Эквивалент соединения, учавствующего в окислительно-восстановительной реакции, равен частному от деления его молекулярной массы на число электронов, принятых (отданных) атомом восстанавливающегося (окисляющегося) элемента.

Пример. Вычислить эквивалент AL3(SO4)3 при взаимодействии c NaOH.

Решение. Eсли реакция протекает по уравнению:

AL2(SO4)3+NaOH=2AL(OH)3+3Na2SO4, из которой следует, что от каждой молекулы AL2(SO4)3 участвуют два катиона AL+3, следовательно общая сумма заряда составляет 2*3=6. Тогда эквивалент AL2(SO4)3=М AL2(SO4)3/6=З42/6=57 г*экв/моль.

Контрольные вопросы

1. Дайте определение закона сохранения массы веществ?

2. Что собой представляет моль любого вещества?

3. Какая информация содержится в значении постоянной Авогадро?

4. Чем отличается эпирическая формула соединения от структурной?

5. Какую информацию содержит полное уравнение химической реакции?

6. Чем отличается закон сохранения масс веществ от закона эквивалентов?

7. Какой общий принцип расстановки стехиометрических коэффициентов в химических реакции?

8. Завершите следующие уравнение реакции

Al(т)+ Cl2(г)= Al Cl3

9. Вычислите формульную массу (моль) каждого из следующих веществ

а) C3H8 б)SO2 в)SiH4 г)B5H11 д)H3PO2?

10. Что означает “ моль сульфата натрия ”?

11. Сколько серы содержится в 1 моль 100% H2SO4?

12. Сколько серы содержится в 1 кг. 75% H2SO4?

Дата добавления: 2014-01-06