3. Закон эквивалентов для растворов

Все вещества, вступающие друг с другом в химические реакции, реагируют в количествах, пропорциональных химическим эквивалентам этих веществ. Например, в реакции нейтрализации

NaOH + Hcl  NaCl + H₂O

количество вещества щелочи, израсходованное на реакцию, всегда эквивалентно количеству вещества кислоты, прореагировавшему в данной химической реакции:

N(NaOH) = N(HCl),

или

C_Н(NaOH)  V(NaOH) = C_Н(HCl)  V(HCl),

где C_Н(NaOH) и C_Н(HCl) - эквивалентные концентрации NaOH и НС1, моль/л; V(NaOH) и V(HCl) - объемы растворов NaOH и НС1, пошедшие на химическую реакцию, л.

Эквивалентная концентрация (С_Н) представляет собой отношение количества вещества эквивалента в растворе к объему этого раствора:

С_Н = N/V (моль/л).

Таким образом, в общем виде для реагирующих веществ, находящихся в растворе, закон эквивалентов можно записать как

С_Н1V₁ = C_Н2V₂.

Пример 1

Для нейтрализации 42 мл раствора H₂SO₄ потребовалось добавить 14 мл 0,3 Н раствора щелочи. Определить молярную концентрацию кислоты.

Решение

С _Нк  V_к = C_Нщ V_2щ,

где С_Нк и C_Нщ - эквивалентные концентрации кислоты и щелочи; V_к и V_щ - соответствующие объемы. Следовательно

С_Нк = (С_Нщ  V_щ)/V_к = 0,314/42 = 0,1 моль экв/л.

Фактор эквивалентности H₂SO₄ f = 1/2  C_М = fС_Н =1/2  0,1 = 0,05 моль/л.

Задачи для самостоятельного решения

1. Для нейтрализации 30 мл 0,1 Н раствора щелочи потребовалось 12 мл кислоты. Определить эквивалентную концентрации кислоты.

2. Какой объем 0,2 Н раствора щелочи потребуется для осаждения в виде Fe(OH)₃ всего железа, содержащегося в 100 мл 0,5 Н раствора FeCl₃ ?

3. Для нейтрализации 20 мл 0,1 Н раствора кислоты потребовалось 8 мл NaOH. Сколько г NaOH содержит 1 л этого раствора ?

4. На нейтрализацию 40 мл раствора щелочи израсходовано 24 мл 0,5 Н раствора H₂SO₄. Какова нормальная концентрация щелочи? Какой объем 0,5 Н раствора НС1 потребовался бы для той же цели ?

5. Для нейтрализации 20 мл раствора, содержащего 2.4 г кислоты, потребовалось 25 мл 2 Н раствора щелочи. Определить нормальность раствора кислоты и ее эквивалентную массу.

6. На нейтрализацию 20 мл раствора, содержащего в 1 л 12 г щелочи, израсходовано 24 мл 0,25 Н раствора кислоты. Рассчитать эквивалентную массу щелочи.

7. Вычислить эквивалентную массу гексафторкремниевой кислоты, если на нейтрализацию 25 мл раствора, содержащего 0,18 г кислоты, пошло 50 мл раствора NaOH, содержащего 0,1 г щелочи.

8. К 250 мл 1,6 Н H₂SO₄ добавили 400 мл 0,35 Н NaOH. Сколько мл щелочи дополнительно требуется добавить до полной нейтрализации.

9. К 100 мл 0,2 Н H₂SO₄ добавили 200 мл NaOH с концентрацией 0,01 экв/л. Сколько миллилитров 0,1 Н NaOH нужно еще добавить до полной нейтрализации раствора?

10. Какой объем 0,3 Н раствора кислоты требуется для нейтрализации раствора, содержащего 0,32 г NaOH?

11. Какая масса HNO₃ содержалась в растворе, если на его нейтрализацию потребовалось 35 мл 0,4 Н раствора NaOH ?

12. Для полного осаждения ВаSO₄ из 100 г 15 % -раствора BaCl₂ потребовалось 14,4 мл раствора H₂SO₄. Определить нормальную концентрацию раствора H₂SO₄.

13. На осаждение хлорид-ионов из раствора, содержащего 0,924 г NaCl, израсходовано 16,00 мл раствора AgNO₃. Вычислить нормальную концентрацию раствора нитрата серебра.

14. Сколько 0,50 Н раствора щелочи потребуется, чтобы осадить в виде Cu(OH)₂ всю медь, содержащуюся в 15 мл 1,2 Н раствора CuCl₂?

15. Сколько миллилитров 0,2 М раствора Na₂CO₃ требуется для реакции с 50,0 мл 0,1 Н раствора СаС1₂ ?