Материал: 5388

10

1. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ ХИМИИ

Закон сохранения массы веществ: масса веществ, вступивших в реак-

цию равна массе всех продуктов реакции. Общее число атомов остается постоянным до и после реакции.

Закон постоянства состава вещества: вещества молекулярной струк-

туры, имеют один и тот же качественный и количественный состав независимо от способа получения.

Соединения

Закон эквивалентов: вещества взаимодействуют между собой в количествах, пропорциональных их эквивалентам. Эквивалентом (Э) называют реальную или условную частицу вещества, которая может замещать, присоединять, высвобождать или быть каким-либо другим способом эквивалентна одному иону водорода в кислотно-основных или других ионнообменных реакциях или одному электрону в окислительновосстановительных.

Эквивалентное число: ZB – показывает, сколько эквивалентов содержится в одной формульной единице вещества и определяется химической реакцией, в которой данное вещество участвует.

11

Закон кратных отношений: массовые доли элементов в соединениях относятся друг другу как небольшие целые числа.

Закон объемных отношений: объемы вступающих в реакцию газов, а также объемы газообразных продуктов реакции относятся друг к другу как простые целые числа.

Закон Авогадро: в равных объемах различных газов при одинаковых условиях (температуре и давлении) содержится одинаковое число молекул.

Следствия из закона Авогадро:

1.При одинаковых условиях равные количества различных газов занимают равные объемы.

2.При нормальных условиях (Т = 273 К, Ρ = 1,01 · 105 Па) 1 моль лю-

бого газа занимает объем, равный 22,4 л.

Объединенный газовый закон:

P0 V0 P1 V1 ,

T0 T1

где Р0, V0, Т0 – значение давления, объема и температуры при нормальных условиях, а Р1, V1, Т1 – при условиях, отличных от нормальных.

Уравнение Менделеева-Клапейрона (для идеального газа):

РV nRT Mm RT ,

где Р – давление, V – объем, Т – температура, R – универсальная газовая постоянная.

Обучающая задача 1

Какие количества вещества и структурных единиц (молекул) содержится в оксиде серы (VI) массой 12 г? Какой объем занимает данная масса газа при нормальных условиях?

Решение:

1. Молярная масса оксида серы (VI) составляет:

M(SO3) = M(S) + 3M(O);

M(SO3) = (35 + 3 ∙ 16) = 80 (г/моль).

12

2. Определяем количество вещества SO3

3. Определяем число структурных единиц вещества SO3 N(SO3) = n(SO3)NA ; где NA – число Авогадро.

N(SO3) = 0,15 ∙ 6,02 ∙ 1023 = 0,903 ∙ 1023 (стр. ед).

4.Находим объем данной массы газа: по следствию из закона Авогадро

Ответ: 3,36 (л)

Обучающая задача 2

Плотность газа по воздуху равна 1,17. Определить молекулярную массу газа.

Решение:

Из закона Авогадро следует, что при одном и том же давление и одинаковых температурах массы (m) равных объемов газов относится как их молярные массы (М).

m1 M1 . m2 M 2

второму, следовательно, по условию задачи:

где М2 – средняя молярная масса воздуха, равная 29 г/моль.

М1 = 1,17 ∙ 29 = 33,9 (г/моль).

Ответ: Мгаза = 33,9 г/моль.

13

Обучающая задача 3

Определить число эквивалентности, молярную массу эквивалента, количество эквивалентов вещества H2SO4 массой 196 г в следующих реакциях:

а) H2SO4 + KOH = KHSO4 + H2O;

б) H2SO4 + 2KOH = K2SO4 + 2H2O;

в) 4H2SO4(конц) + 3Zn = 3ZnSO4 + S + 4H2O.

Решение:

Определение числа эквивалентности и эквивалентов веществ неодинаково для обменных и окислительно-восстановительных реакций. В кис- лотно-основных и обменных реакциях эквивалент и число эквивалентности определяется стехиометрией реакции.

В окислительно-восстановительных реакциях эквиваленты и эквивалентные числа для окислителя и восстановителя определяются по числу электронов, которое принимает одна формульная единица окислителя или отдает одна формульная единица восстановителя.

Первые две реакции являются обменными, кислотно-основными.

а) H2SO4 + KOH = KHSO4 + H2O.

в этой реакции на одну формульную единицу Н2SO4 требуется одна формульная единица KOH, следовательно,

Э(Н2SO4) = 1; Z(Н2SO4) = 1;

Mэ(Н2SO4) = М(Н2SO4) 1/Э = М(Н2SO4) Z = 98 г/моль 1 = 98 г/моль; nэ(Н2SO4) = m/Mэ = 196/98 = 2 моль;

б) H2SO4 + 2KOH = K2SO4 + 2H2O.

В этой реакции на одну формульную единицу Н2SO4 требуется две формульных единицы KOH, следовательно,

Э(Н2SO4) = ½; Z(Н2SO4) = 2;

Mэ(Н2SO4) = М(Н2SO4) 1/Э = М(Н2SO4) Z = 98 г/моль 1/2 = 49 г/моль; nэ(Н2SO4) = m/Mэ = 196/49 = 4 моль;

в) 4H2SO4к + 3Zn = 3ZnSO4 + S + 4H2O.

Данная реакция является окислительно-восстановительной

14

Ответ: а) Э(Н2SO4) = 1; Z(Н2SO4) = 1; Mэ = 98 г/моль; nэ = 2 моль;

б) Э(Н2SO4) = ½; Z(Н2SO4) = 2; Mэ = 49 г/моль; nэ = 4 моль;

в) Э(Н2SO4) = 1/6; Z(Н2SO4) = 6; Mэ = 16,3 г/моль; nэ = 12 моль.

Обучающая задача 4

При соединении 5,6 г железа с серой образовалось 8,8 г сульфида железа. Определите молярную массу эквивалента железа Мж(Fe) и его эквивалент, если известно, что молярная масса эквивалента серы равна 16 г/моль.

Решение:

Fe + S = FeS.

Из условия задачи следует, что в сульфиде железа на 5,6 г железа при-

ходится 8,8 – 5,6 = 3,2 (г) серы.

Согласно закону эквивалентов, массы взаимодействующих веществ пропорциональны их молярным массам эквивалентов. Поэтому:

Ответ: 28 г/моль; 1/2.