Курс общей химии. Мингулина, Масленникова, Коровин_1990 -446с (996867), страница 44
Текст из файла (страница 44)
Согласно определению (см. 4 Ч(.2), эквиваленты фосфорной кислоты и гндрокснда магния в этих реакциях равны '/зНзРО» и '/»МЕ(ОН) з соответственно. б) Эквивалент соли А!»(50»)з в обменной реакции можно определить, пользуясь вспомогательными реакциями, протекающими с участием ионов водо- рода: А1з(50») з+ [ОНСЦ = 2А!С!з+ [ЗН»50»[ [ЗН»50,[ -1-ЗВаС(з=' [6НСЦ +ЗВа50< А1»(50») з+ ЗВзС1» = 2А1С1»+ ЗВа 50» Кан видно, одна молекула соли А!»(50»)з эквивалентна шеста ионам водорода. Следовательно, ЭМ !ЗО,),= /зА!»(50 )з в) В приведенной реакции ион Ре'з восстанавливается одним электроном и, согласно определению (см.
4 Ч1.2), Пример 2. Снолько цинка растворится в кислоте, если прн !8 'С и 101 кПа выделится Нз объемом 1!2 мл? Р е ш си не. Ионное уравнение реакции растворения цинка в кислоте Зп+ 2ит = Хпьз+ Нз Отсюда эквивалент цинка равен '/з атома цинка, а факто[з энвивалентности водорода — '/» молекулы водорода: Э(2п) = '/зкп, Э(!1») = /»Н». Для решения задачи определим количество молей эквивалентов выделившегося водорода прн и. у.
Для этого приведем объем газа к н. ул ез = зр27З/(рзт) = 112 мл, где оз н о — объемы водорода при н. у. и заданных условиях соответственно; Т вЂ” заданная температура, К; рз н р — давление прн н. у. и заданных условиях соответственно. Так как объем моля Нз при н. у. равен 22,4 л, то в данном случае выделилось 112/22 400 = 6 10 ' моль Нз или 2.6 10 ' = О,О! моль эквивалентов Нз. По закону эквивалентов моль эквивалентов одного вещества реагирует с молем эквивалентов другого вещества. Массу маля эквивалентов называют малярной массой эквивалента М Таким образом с 0,01 моль эквивалентов водорода должно прореагировать 0,0! моль эквивалентов цинка.
Так как !80 Э(2п) = '/з_#_п, то Мэ(зр~ = /зМкр — — 65,37/2 = 32,68 г/моль, а масса 0,01 моль эквивалентов: 32,68 0,01 = 0,3268 г. Пример 3. В воде объемом 282 мл растворили НзРО, массой 18 г. Вычислите массовую долю ы (%) кислоты в растворе, титр Т, малярную С(Х) н нормальную концентрацию С(Х), моляльность Ь. Плотность раствора 1,031 г/смз. Р е ю е н и е.
Принимая массу 282 мл воды равной 282 г, рассчитываем массу раствора: т = 282 г+ 18 г = 300 г. Следовательно, ы = 18 г/300 г = — 6 10 ' нли 6 %. По известным массе и плотности раствора найдем его объем; а = = 300/1,03! = 291 мл, а титр: Т = 18 г/291 мл = 0,062 г/мл. Зная титр раствора, найдем массу НзРОз в ! л раствора (тгчро,) и малярную концентрацию С(Х) раствора: титра, = 0,062 г/мл 1000 мл = 62 г; С(НзРО ) = тн ро,/Мн мз, = 62/98 = 0,63 моль/л. Так как Э(НзРОз) = /зНзРО4, та Ммнзрозз /зМнзроз, т. е. Мэгнзро = 98/3 г/моль.
Нормальная концентрация раствора: 62 С(НзРО,) = тнзро,/Мэзнзро ) = — — — 1,89 моль/л . 4 98/3 Лля расчета маляльностн Ь найдем сначала массу НзРОз в 1000 г растворителя: х = 1000 18/282 = 63,83 г. Тогда Ь(НзРОз/НзО) = 63,83/98 = 0,65 моль/кг, Пример 4. Какой объем 96 %-ной серной кислоты (пл. 1,84 г/см') потребуется для приготовления 3 л 0,4 н. раствора? Р е ш е н н е. Масса моля эквивалентов НзЗО,(Э(НзЗОз) = '/зНз50з) равна 98/2 = 49 г.
Для приготовления 3 л 0,4 н. раствора требуется 49 0,4 3 = 58,8 г. Масса 1 мл 96 %-ной кислоты 1,84 г. Масса Н?504 в 1 мл раствора: 1,84.96/100 = 1,766 г. Следовательно, для приготовления 3 л 0,4 и. НзЗО„ надо взять 58,8:1,766 = = 33,3 мл 96 %-ной серной кислоты. Пример 5. Определите концентрацию ионов ОН в 0,01 М ЫНзОН. Рас. считайте рН этого раствора прн 295 К. Р ею е н н е. Гндронсид аммония — слабый электролит и диссоциирует обратимо: ННзОН ННТ+ОН .
В соответствии с законом Оствальда степень диссоциация а равна а = "~~ Кз/С '. Подставляя значение К, из табл. Ч!.1, получаем .-зсрдз)зд--Кв ~з- = .н яРавновесная концентрация ионов ОН равна С „ = аС = 4,24 10 ' 1О ' = 4,24 10 " моль/л. Водородный показатель равен рН = — !2 аи. = рК,— рОН, тле РК, = 14, а рОН = — 16аон-. Можно считать, что в растворе слабого электролита активность ионов равна их концентрации. Тогда РОН = 18Сон = 18424'!О ~ = 337.
Соответственно РН = 14 — 3,37 = !0,63. Пример 6. Рассчитайте рН раствора, содержащего 0,01 моль/л НС) и 0,01 моль/л СаС1>. Решен не. Так как НС! и СаС1е сильные электролиты, то они диссоциируют полностью: НС! Не+С( СаОг -- Са>" + 2С) Соответственно рН раствора определяем по формуле РН = — 1Еан, = — 18/н,Си,.
Для расчета коэффициента активности необходимо определить ионную силу раствора: / = '/,Тсг,'= '/,(С,м,2',н,+С„.2с>. +С„2'.,)= = ~/т(0,01 ° 4+(0.02+0,01)! +0,01 ° 1т] = 0,04 На основании табл )/13 путем интерполяции находим /н,= 0,86, следовательно, рН = — 18(0,86 0,01) = 2,07 . КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И ЗАДАЧИ 1.
Одна и та же масса металла соединяется с 1,591 г галогена и с 70,2 см' кислорода, измеренного при н.у. Вычислите массу моля эквивалентов галогена, Ответ 126,9 г. 2. На нейтрализацию НхРО< массой 0,943 г израсходовано КОН массой 1,291 г Вычислите массу моля эквивалентов кислоты Ответ: 41 г. 3. Чему равна масса моля эквивалентов воды при взаимодействии ес; а) с натрием; б) с оксидом натрии Ответ 18 >; 9 > 4. При восстановлении оксида металла масс»й 1,2 > воаородом образовалась вола массой 0,27 г.
Вычислите массу моля >книвалгитов оксида и моля эквивалентов металла. Ответ: 40 г; 32 г 5. Составьте уравнения реакций взанмодейсп>ии 1 г(()Н), с соляной кислотой, протекающих с образованием а) дигидроксохлорида, Г>) гндроксохлорида; в) хлорида железа. Определите моляриую массу эквивалента 1>е(ОН), в каждой из эоих реакций. Ответ: 106 В г/моль; 53 4 г/моги., 35 6 >/ноль 6. Прн взаимодействии трехвалентного метал.>а иассой 3,24 г с кислотой выделилсн водород объемом 4,03 л, измереииыи при н. у. Вычислите массы моля эквивалентов и моля атомов металла.
Ответ 9 >, 27 г 7. В воде объемом 33,3 мл растворили серную кислоту массой 16,7 г. Плотность полученного раствора 1,282 г/см' Расс>итайте титр, массовую долю (в о>>~) и нормальную концентрацию этого раствора О>аег Т = 0,4275 г/мл; ы = 33,4 о>ш Сл = 8,72 моль/л. 8. Рассчитайте нормальную и молярную концентрацию раствора с массовой долей сульфата алюминия 20 ош Плотность раствора 1,23 г/см'.
Ответ 4;32 и; 0,72 М. 9. Рассчитайте титр и нормальную концентрацию раствора с массовой далей Н>50, 20 оо (пл. 1,15 г/см'). Ответ: Т = 0,230 г/мл; 4,69 н. 10. В воде объемом 450 мл растворили 50 г гидроксида натрия. Плотность раствора 1,05 г/см>. Рассчитайте массовую долю (в ой) и титр полученного раствора. Ответ: ы = 10 о>>; Т = 0,105 г/мл !1. Сколько воды надо добавить к 100 мл раствора с массовой долек НС! 20 >)>ч (пл. 1,1 г/см'), чтобы получить раствор с массовой долей НО 4 >>ш О>лег 440 мл 182 12.
Плотность раствора с массовой долей Р)аОН 10 ",' равна 1,1 г/см'". Сколько граммов гидроксида натрия потребуется для приготовления этого раствора объемом 40 мл? Какова его иолярная концентрация? Ответ' 4,4 г, 2,75 моль/л 13. К раствору серной кислоты объемом 300 мл с массовой долей Нс50» 30»?»в» (пл 1,22 г/см») добавили 1 л воды. Рассчитайте массовую долю (в вгаТ"полу ченного раствора и титр раствора с массовой долей кислоты 30 ";„ Ответ. и = 8 ую Т = 0,366 г/мл 14. До какого объема нужно разбавить 400 мл раствора соляной кислоты с массовой долей НС( 20 о4 (пл 1,1 г/см'), чтобы получить раствор с массовой долей НС) 8 9е» (пл.
1,05 г/см») Ответ: 1048 мл 15. Сколько миллилитров 2 М Н»50» потребуется для приготовления 0,05 М Н»50» об ьемом 500 мл? Рассчитайте титр и норивльную концентрацию 0,05 М раствора Н»50, Ответ. 12,5 мл; Т =- 0,0048 г/нл; 0,1 н 16, Плотность раствора с массовой долей гидроксида калия 40 ога» равна 1,4 г/смт Сколько граммов КОН потребуется лля приготовления раствора объемом 500 мл с массовой долей 40 о»5? Какова нормальная концентрация этого раствора? Ответ 280 г, 10 и 17. Сколько миллилитров раствора хлорида калия с массовой долей КС) 20ог» (пл. 1,13 г/см') потребуется для приготовления 0,05 М НС) объемом 10 лт Рассчитайте титр исходного и полученного растворов.
Ответ. 164,8 мл, Т = 0.226 г/мл; Т = 0,0037 г/мл 18. Сколько граммов сульфата натрия нужно взять для приготовлении раствора .'ча»50» с массовой полей 8 о»5 (пл 1,075 г/см ) объемом 10 лз Рассчитайте чолярную концентрацию этого раствора. Ответ 860 г, С = 0,606 моль/л 19. Сколько миллилитров серной кислоты с массовой долей Н»50» 96 ог~ (пл. 1,84 г/см») необходимо нзнть для приготовления раствора серной кислоты с массовой долей Н»50» 30 ф (пл. 1,22 г/см'1 Отнегг 1036 мл 20. Сколько миллилитров раствора серной кислоты с массовой дачей Н»50, !бог» (пл. 1,07 г/сма) нужно взять длн приготовления раствора Н»50» с титром 0,001 г/мл объемом 1 л? Рассчитайте нормальную концентрацию приготовленного раствора.
Ответ. 9,65 мл; 0,020 н. 21. Сколько миллилитров раствора серной кислоты с массовой долей Н»50» 96о4 (пл 1,84 ггсм') нужно взять для приготовлении 250 мл 0,5 М Н»50»? Какова нормальная концентрация приготовленного растнора? Ответ, 6,94 мл, 1 н 22. Сколько хлорида аммония необходимо для приготовления 0,2 М раствора НН,С( объемом 500 мл? Рассчитайте нормальную концентрацию и титр этого раствора. Огвег 5,35 г; 0,2 н; Т = 0,0107 г/мл. 23. Сколько миллилитров раствора гидроксида калия с массовой долей КС( 1035 (пл. 1,08 г/см ) можно приготовить из 15 г КОНТ Рассчитайте титр этого раствора Ответ 138,9 мл; Т = 0,108 г/мл 24. Скольно миллилитров раствора серной кислоты с массовой долей Н»50, 30",' (пл.