Хімія води та мікробіологія вправи і методичні вказівки до їх виконання

1. Контрольні розрахунки при здійсненні аналізу води

Якщо маси двох елементів реагують без залишку з однаковою масою третього елемента, вони можуть без залишку реагувати і між собою. Так формулюється закон еквівалентів.

Еквівалентом називають кількість речовини в молях, яка реагує з одним молем атомів водню або заміщує таку саму кількість атомів водню в хімічних реакціях.

Маса еквівалента, виражена в грамах на моль, кількісно дорівнює еквіваленту речовини і називається молярною масою еквівалента М(1/ Z*Х).

Число Z* називається числом еквівалентності. Якщо Z*=1, то молярна маса еквівалента речовини дорівнює молярній масі цієї речовини: М(1/Z*Х) = M(X). Так, молярна маса еквівалента соляної кислоти та її молярна маса рівні між собою і дорівнюють М(HCl) = 36.461 г/моль.

Молярна маса еквівалента

.

Число еквівалентності Z* залежить від виду речовини. Далі наведені правила знаходження молярної маси еквівалента.

Молярна маса еквівалента елемента M(1/ Z*Х)_E дорівнює молярній масі елемента М(Х)_Е, поділеній на його валентність В_Е в даній хімічній сполуці

.

Молярна маса еквівалента іона М(1/Z*X)_І дорівнює молярній масі іона М(Х)_І , поділеній на абсолютну величину його заряду n_I

_.

Молярна маса еквівалента гідроксиду M(1/Z*X)_Г дорівнює його молярній масі М(Х)_Г , поділеній на валентність металу В_М

.

Молярна маса еквівалента кислоти M(1/Z*X)_K дорівнює молярній масі кислоти М(Х)_К ,поділеній на її основність О_К. Основність кислоти визначається кількістю атомів водню в її молекулі

.

Молярна маса еквівалента солі М(1/ Z*Х)_С дорівнює молярній масі солі М(Х)_С , поділеній на добуток числа іонів металу К_М на його валентність В_М

.

Наведемо найбільш уживані в хімії способи вираження вмісту розчиненої речовини у розчині.

1. Масова частка С(і) – відношення маси розчиненої речовини до загальної маси розчину; виражається, як правило, у відсотках і показує, скільки грамів розчиненої речовини міститься в 100 г розчину. Таким чином, якщо масова частка NaOH у розчині становить 5%, це означає, що в 100 г розчину міститься 5 г гідроксиду натрію. Якщо відомі маси розчиненої речовини m та розчинника k, то масова частка розчиненої речовини становить, %:

.

2. Масова концентрація С(М) – відношення маси розчиненої речовини m до загального об’єму розчину v, г/дм³ (мг/дм³ ):

.

3. Молярна концентрація С(Х) показує, скільки молей розчиненої речовини міститься в 1дм³ розчину. Якщо відома маса розчиненої речовини m, його молярна маса М(Х) і об’єм розчину v, молярну концентрацію можна розрахувати за формулою, моль/дм³:

.

4. Молярна концентрація еквівалента ( або нормальність ) С(1/Z*Х) показує, скільки еквівалентів розчиненої речовини міститься в 1дм³ розчину. Якщо відома маса розчиненої речовини m, її молярна маса еквівалента М(1/Z*Х) і об’єм розчину v, молярну концентрацію еквівалента розраховують за формулою, моль/дм³:

.

ЗАДАЧІ

При виконанні вправ користуйтесь додатком.

3. Знайти молярні маси еквівалентів:

1. Азоту в сполуках N₂O, NO, N₂O₃, NO₂, N₂O₅.

2. Фосфору в сполуках P₂O₃, P₂O₅, PO₂, PH₃, P₂O₄.

3. Сірки в сполуках SO₂, SO₃, H₂S.

4. Хрому в сполуках CrO, Cr₂O₃, CrO₃.

5. Хлору в сполуках Cl₂O, ClO₂, (ClO₃)₂, Cl₂O₇.

6. Церію в сполуках Ce₂O₃, CeO₂.

7. Вісмуту в сполуках BiO, Bi₂O₃, BiCl₄, Bi₂O₅,

8. Марганцю в сполуках MnO, MnO₂, Mn₂O₃, Mn₂O₇.

9. Миш’яку в сполуках AsI₂, As₂ O₃, As₂O₅.

10. Селену в сполуках Se₂Cl₂, SeS, SeO₂, SeO₃, H₂Se.

11. Телуру в сполуках TeO, TeO₂, TeF₅, TeO₃.

12. Свинцю в сполуках Pb₂O, PbO, PbO₂.

13. Осмію в сполуках OsO, Os₂O₃, OsO₂, OsF₆, OsO₄.

3. Визначити молярні маси еквівалентів нижче поданих елементів та сполук:

вар	Елементи та сполуки
1	Fe2+	NO3-	Ca2+	Na+	Mg2+	FeCl3	HNO3	KOH	Ca(OH)2
2	Ca2+	Al3+	NH4+	F-	HCO3-	FeSO4	HCl	FeCl3	Cl-
3	K+	Pb2+	SO42-	NO2-	Mn2+	Fe2(SO4)3	H2SiO3	NaOH	HCO3-
4	Mg2+	Cl-	Fe3+	KOH	H3PO4	AlCl3	Na2CO3	F-	SO42-
5	Na+	Zn2+	SO4 2-	HCO3-	NO3-	Al2(SO4)3	H2SO4	FeCl2	Ca(OH)2
6	OH-	Ca2+	SO42-	KOH	Al3+	FeCl3	H3PO4	F-	Na2SO4
7	H+	Fe2+	NO3 -	NaOH	SO42-	CaCl2	H2SiO3	H3PO4	NaHCO3
8	Zn2+	Fe3+	NO2-	HCO3-	HCl	FeSO4	Ca(OH)2	SO42-	NaCl
9	Cl-	K+	Al3+	CaCO3	AlCl3	SO42-	H2SO4	HCO3-	Fe(OH)2
10	NH4+	Na+	Cl-	PO43-	NO3-	Fe2(SO4)3	HNO3	SO42-	Al(OH)3
11	NO2-	Al3+	Pb2+	NaCl	Mn2+	Fe(OH)3	H2CO3	FeCl3	Na2SO4
12	NO3-	Na+	Mn2+	CaCO3	OCl-	Mg(OH)2	HClO	CO32-	FeCl3

5. Визначити концентрацію іонів водню та гідроксид-іонів у розчині, рН якого:

– 1.5 – 2.5 – 3.5 – 4.5 – 5.5

– 6.5 – 7.5 – 8.5 – 9.5 – 10.5

– 11.5 – 12.5 – 10.2 – 8.3 – 7.4

– 6.8 – 5.2 – 4.3 – 3.2 – 2.7

6. Визначити рН розчину, якщо концентрація гідроксид-іонів становить, моль/дм³:

– 2x10-2 – 3x10-3 – 4x10-4 – 2x10-5 – 3x10-6

– 4x10-7 – 2x10-8 – 3x10-9 – 4x10-10 – 2x10-11

– 3x10-12 – 4x10-13 – 2x10-4 – 4x10-2 – 3x10-8

– 2x10-7 – 4x10-9 – 10-8 – 10-3 – 10-5