Масса веществ, вступающих в реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции

                          Mg + ½ О₂ = MgO

                           24 г  16 г 40 г

2. Закон сохранения энергии. При любых взаимодействиях, имеющих место в изолированной системе, энергия этой системы остается постоянной и возможны лишь переходы из одного вида энергии в другой.

В 1905г немецкий физик Эйнштейн установил количественную взаимосвязь между m и E, применимой для химических и ядерных реакций. Математически это выражается уравнением: Е=mc².

На основании этого уравнения был сформулирован  общий закон сохранения массы и энергии: сумма массы вещества системы и массы, которая эквивалентна энергии, полученной и отданной той же системой, постоянны. Этот закон необходим при ядерных реакциях, которые сопровождаются огромными энергетическими эффектами.

3. Закон постоянства состава вещества открыт французским ученым Прустом в 1808г.

Любое химически чистое вещество имеет один и тот же качественный и количественный состав независимо от способа его получения.

Закон всегда выполняется для газообразных и жидких веществ

2 Н₂ + О₂ = 2 Н₂О

ω(H) = (2A_r(H)•100)/M(H₂O)

ω(H) = (2•100)/18 = 11,11 %

ω(O) = A_r(O)•100/M(H₂O)

ω (O) = 16•100/18 = 88,89 %

4. Закон Авогадро (1811 г.)

В равных объемах любых газов, взятых при одной и той же температуре и одинаковом давлении, содержится одно и то же число молекул.

Согласно закону Авогадро одно и то же число молекул любого газа занимает при одинаковых условиях один и тот же объем. Один моль любого вещества в газообразном или парообразном состоянии занимает один и тот же объем.

Отношение объема, занимаемого веществом, к его количеству называется молярным объемом вещества.

При нормальных условиях (Т=273 К и Р = 101,325 кПа) молярный объем (V_n) любого газа равен 22,4 л/моль.

V_n = V/n, л/моль

 

Эквивалент. Количество вещества эквивалентов. Закон эквивалентов

Из закона постоянства состава следует, что элементы соединяются друг с другом в строго определенных количественных соотношениях. Поэтому в химии введено понятие эквивалента (слово «эквивалентный» означает «равноценный»).

Эквивалент – это условная или реальная частица вещества, которая в данной кислотно-основной реакции эквивалентна (равноценна) одному катиону водорода H⁺ или одному электрону в данной окислительно-восстановительной реакции.

В ФЕ вещества В может содержаться z(В) – эквивалентов вещества. Число z (В)- называется эквивалентным числом. В обменных реакциях эквивалентное число определяют по стехиометрии реакции.

Пример. Для реакции: Н₂SO₄ + 2 NaOH = Na₂SO₄ + 2 H₂O

z (H₂SO₄) = 2, т.к. на 1ФЕ Н₂SO₄ требуется 2ФЕ NaOH

В реакции                   Н₂SO₄ + NaOH = NaНSO₄ + H₂O

z (H₂SO₄) = 1, т.к. на 1ФЕ Н₂SO₄ требуется 1ФЕ NaOH.

К эквивалентам применимо понятие количества вещества эквивалентов (n_эк), которое всегда в z раз больше (или равно) количества вещества (n).

n_эк(В)=z(В)∙n(В),  n _эк(В)=N_эк(В)/N _А

n_эк(В)–физическая величина, пропорциональная числу эквивалентов вещества.

Молярной массой эквивалентов вещества В называется отношение массы вещества В к его количеству вещества эквивалентов:

М_эк(В) = m(В)/n_эк(В)

Молярная масса эквивалентов вещества в конкретной реакции всегда в Z раз меньше молярной массы этого вещества.

М_эк(В) = М(В)/z(В)

Если химическая реакция неизвестна, то М_эк сложного вещества рассчитывается по формулам: Для оксидов М_эк = М(оксида)/В(элемента) n_эк

                Для кислот М_эк (В) = М(кислоты)/n (Н⁺)

                      Для оснований М_эк = М(основания)/n (ОН^-)

                      Для солей М_эк = М(соли)/В (Ме) ∙ n(Ме),

                               где В – валентность.

Вещества взаимодействуют друг с другом в количествах, пропорциональных их эквивалентам. (Закон эквивалентов Рихтера, 1793 г.)

аА+вВ=сС+dD

n_ЭК(А)=n_ЭК(В)

или массы (объемы) реагирующих друг с другом веществ пропорциональны молярным массам эквивалентов (объемам эквивалентов).

m₁/m₂ = M_эк1/M_эк2   или V_А/V_В = V_эк(А)/ V_эк(В) и m(A)/ V(В)= M_эк(А)/ V_эк(В)

где V_эк – объем эквивалентов, это объем, который занимает 1 моль эквивалентов. Вычисляют его исходя из молярного объема.

М (О₂) = 32 г/моль                                    V_m = 22,4 л/моль

М_эк (О) = 8 г/моль                                      V_эк= 5,6 л/моль

М_эк (Н) = 1 г/моль                                     V_эк (Н) = 11,2 л/моль

V_эк= V_m/ n_эк, л/моль

 

Контрольные задания

1 – 9. Какой объем газа выделится (0 ⁰С, 101,3 кПа), если в реакцию вступят:

1. 10 г карбоната кальция и 0,1 моль соляной кислоты?

2. 5,3 г хлорида аммония и 7,4 г гидроксида кальция?

3. 10,6 г карбоната натрия и 0,5 моль серной кислоты?

4. 6,3 г сульфида натрия и 7,3 г соляной кислоты?

5. 7,4 г карбида кальция и 0,5 моль воды?

6. 4,2 г карбоната магния и 0,1 моль азотной кислоты?

7. 13,8 г карбоната калия и 7,3 г соляной кислоты?

8. 8 г нитрата аммония и 8 г гидроксида натрия?

9. 12 г карбоната бария и 12 г уксусной кислоты?

10. Оксид двухвалентного металла содержит 19,66 % кислорода. Определите атомную массу металла и составьте формулу его оксида.

11. При сжигании 1,8 г трехвалентного металла было получено 3,4 г его оксида. Определите атомную массу металла и составьте формулу его оксида.

12. При разложении некоторого количества оксида одновалентного металла образовалось 2,158 г металла и 0,16 г кислорода. Вычислите молярную массу эквивалентов металла. Какой это металл?

13. Определите молярную массу эквивалентов и название двухвалентного металла, 0,060 г которого вытесняет из кислоты 56 мл водорода, измеренного при нормальных условиях.

14. В оксиде трехвалентного металла содержится 30,1 % кислорода. Вычислите молярные массы эквивалентов металла и его оксида; определив название металла, составьте формулу его оксида.

15. Определите молярную массу эквивалентов и название двухвалентного металла, 1,12 г которого вытесняют из раствора серебряной соли 2,16 г Ag. Молярная масса эквивалентов Ag равна 108 г/моль.

16. Вычислите массовую долю кислорода в оксиде четырехвалентного металла, зная, что молярная масса эквивалентов металла равна 29,6. Определите название металла, составьте формулу его оксида.

17. При соединении 2,52 г железа с хлором образовалось 7,32 г хлорида железа. Определите молярную массу эквивалентов и валентность железа, если молярная масса эквивалентов хлора равна 35,5.

18. На восстановление 1,59 г оксида металла израсходовано 448 мл водорода, измеренного при нормальных условиях. Рассчитайте молярные массы эквивалентов оксида и металла. Назовите металл, зная, что в данном оксиде его валентность равна двум.

19. На восстановление 16 г оксида трехвалентного металла алюминием израсходовано 5,4 г алюминия. Определите молярную массу эквивалентов и название металла. Молярная масса эквивалентов алюминия равна 9 г/моль. Составьте уравнение протекающей реакции.

20. Как определяются молярные массы эквивалентов кислот, оснований и солей в реакциях обмена? Вычислите молярную массу эквивалентов ортофосфорной кислоты в реакциях образования солей: NaH₂ PO₄, Na₂HPO₄, Na₃PO₄.

21. Что называется эквивалентом сложного вещества? Является ли эквивалент сложных веществ величиной постоянной? Вычислите молярные массы эквивалентов Na₂CО₃ и KCr(SO₄)₂ в реакциях:

Na ₂CO₃ + HCl = NaHCО₃ + NaCl

Na ₂CO₃ + 2 HCl = 2 NaCl + CO₂ + H ₂O

KCr(SO ₄)₂ + 3 KOH = Cr(OH) ₃  + 2 K ₂SO ₄

22. Какие элементы имеют переменные значения молярных масс эквивалентов?

Олово образует два оксида, один из которых содержит 88,12 %, а другой – 78,77 % олова. Определите валентность олова в соответствующих оксидах и составьте формулы оксидов.

23. При сжигании 19 г вещества, состоящего из углерода и серы, образовалось 32 г SO₂. Выведите формулу вещества.

24. При сжигании 2,3 г вещества, состоящего из углерода, водорода и кислорода, образовалось 4,4 г CO₂ и 2,7 г H ₂O. Плотность пара вещества по водороду равна 23. Выведите формулу вещества и напишите уравнение реакции его горения.

25. При обработке 100 г образца карбида кальция водой получено 30 л ацетилена, измеренного при нормальных условиях. Определите массовую долю CaC ₂   в образце.

26. Масса 1 л воздуха при нормальных условиях равна 1,29 г, а масса 250 мл неизвестного газа – 0,312 г. Определите молекулярную массу газа, исходя из его плотности по воздуху, из молярного объема.

27. При добавлении AgNO ₃к раствору, содержащему 1 г соединения железа с хлором, образовалось 2,65 г AgCl. Определите валентность железа во взятом веществе.

28. При сжигании 4 г вещества, состоящего из углерода и водорода, образовалось 5,6 л углекислого газа, измеренного при нормальных условиях. Выведите формулу вещества, если плотность его по водороду равна 8, напишите уравнение реакции горения.