Äquivalent, Äquivalenzfaktor, molare Konzentration der Äquivalente. Molmassenäquivalent bei Oxidations-Reduktionsreaktionen Molmassenäquivalent kmno4

DEFINITION

Kaliumpermanganat(Kaliumsalz der Permangansäure) in fester Form besteht aus dunkelvioletten Kristallen (fast schwarzen Prismen), die in Wasser mäßig löslich sind (Abb. 1).

Die KMnO 4 -Lösung hat eine dunkelrote Farbe und bei hohen Konzentrationen eine violette Farbe, die für Permanganationen (MnO 4 -) charakteristisch ist.

Reis. 1. Kaliumpermanganatkristalle. Aussehen.

Die Bruttoformel von Kaliumpermanganat lautet KMnO 4. Bekanntlich ist die Molekülmasse eines Moleküls gleich der Summe der relativen Atommassen der Atome, aus denen das Molekül besteht (wir runden die Werte der relativen Atommassen aus dem Periodensystem von D. I. Mendeleev auf ganze Zahlen ab). ).

Mr(KMnO 4) = Ar(K) + Ar(Mn) + 4×Ar(O);

Mr(KMnO 4) = 39 + 55 + 4×16 = 39 + 55 +64 =158.

Die Molmasse (M) ist die Masse von 1 Mol einer Substanz. Es lässt sich leicht zeigen, dass die Zahlenwerte der Molmasse M und der relativen Molekülmasse M r gleich sind, allerdings hat die erste Größe die Dimension [M] = g/mol und die zweite ist dimensionslos:

M = N A × m (1 Molekül) = N A × M r × 1 amu = (N A ×1 amu) × M r = × M r .

Das bedeutet es Die Molmasse von Kaliumpermanganat beträgt 158 ​​g/mol.

Beispiele für Problemlösungen

BEISPIEL 1

BEISPIEL 2

Beispiel 2. Berechnen Sie unter Berücksichtigung der Gleichung die molare Konzentration von Orthophosphorsäureäquivalenten in einer 20 %igen Lösung von H 3 PO 4, deren Dichte 1,020 g/cm 3 beträgt

H 3 PO 4 + 3KOH = K 3 PO 4 + 3H 2 O.

Lösung. Molare Konzentration von Stoffäquivalenten X(Symbol MIT Gl ( X), Maßeinheit mol/m 3 oder mol/l) wird durch die Menge der Stoffäquivalente bestimmt N Gl ( X), befindet sich in 1 Liter Lösung.

Die molare Äquivalentkonzentration hängt von der Reaktion ab, da der gleiche Stoff in verschiedenen Reaktionen unterschiedliche Äquivalentzahlen haben kann.

1. Berechnen Sie den Äquivalenzfaktor von H 3 PO 4 in dieser Reaktion.

Das KOH-Reagenz tauscht mit einer Formeleinheit 1 PU (H 3 PO 4) drei Hydroxylgruppen OH – aus, von denen jede dem H + -Ion entspricht. Daher die äquivalente Zahl Z(H 3 PO 4) = 3, Äquivalenzfaktor F(H 3 PO 4) = .

2. Berechnen Sie die Molmasse der Äquivalente.

Die Molmasse von H 3 PO 4-Äquivalenten ist gleich dem Produkt aus dem Äquivalenzfaktor von H 3 PO 4 und der Molmasse von H 3 PO 4 (98 g/mol):

M Gl. (H 3 PO 4) = F(H 3 PO 4) · = 1/3 · 98 = 32,66 g/mol.

3. Berechnen Sie die Masse von 1 Liter Lösung anhand der Dichtewerte:

M = V· ρ = 1000 ml · 1,020 g/cm 3 = 1020 g.

100 g H 3 PO 4-Lösung enthalten 20 g H 3 PO 4;

1020 g H 3 PO 4-Lösung enthalten X g H 3 PO 4,

X = G.

4. Bestimmen Sie die Anzahl der Äquivalente des Stoffes H 3 PO 4 in 1 Liter Lösung.

Die Menge der Stoffäquivalente gibt die Stoffmenge (in Mol) an, in der die Teilchen äquivalent sind (reale oder bedingte Stoffteilchen).

Die Menge an Stoffäquivalenten H 3 PO 4 in 1 Liter Lösung erhält man, indem man die Grammzahl H 3 PO 4 in 1 Liter Lösung durch die Molmasse der Äquivalente H 3 PO 4 dividiert:

N Gl. (H 3 PO 4) = Mol,

diese. wir erhalten 6,25 Mol Substanz.

Bedeutet MIT Gleichung (H 3 PO 4, F= ) = 6,25 mol/l. Diese Methode zum Ausdrücken der Konzentration wird auch Lösungsnormalität (n) genannt und wird als 6,25n H 3 PO 4 geschrieben, d. h. 1 Liter dieser Lösung enthält 6,25 Moläquivalente Orthophosphorsäure.

Beispiel 3. Gegeben sei die Reaktionsgleichung

KOH + H 2 SO 4 = KHSO 4 + H 2 O,

Berechnen Sie den Äquivalenzfaktor F(KOH) und F(H 2 SO 4). Bestimmen Sie die molare Konzentration der Äquivalente einer Schwefelsäurelösung H 2 SO 4, wenn 23,0 ml Kaliumhydroxidlösung KOH erforderlich wären, um 24,5 ml Säure zu neutralisieren. MIT eq (KOH) = 0,15 mol/l.

Lösung. Lösungen mit unterschiedlichen molaren Äquivalentkonzentrationen reagieren in Volumina, die umgekehrt proportional zu ihren molaren Äquivalentkonzentrationen sind.

Wenn wir die molare Konzentration der Äquivalente einer der beiden reagierenden Lösungen und deren Volumina kennen, bestimmen wir die molare Konzentration der Äquivalente der zweiten Lösung:

oder MIT Gleichung (A) V p(A)= C Gleichung (V) · V p(B),

1. Berechnen Sie den Äquivalenzfaktor F(KOH) und F(H 2 SO 4). Das KOH-Reagenz tauscht mit einer Formeleinheit 1 PH H 2 SO 4 eine Hydroxylgruppe OH – aus, die dem H + -Ion entspricht. Daher die äquivalente Zahl Z(H 2 SO 4) = 1, Äquivalenzfaktor F(H 2 SO 4) = 1.

Äquivalente Nummer Z(KOH) = 1, F(KOH) = 1.

2. Berechnen Sie die molare Konzentration der Äquivalente der H 2 SO 4-Lösung.

, von hier

MIT Gl. (H 2 SO 4, H 2 O, F = 1) = =

0,14 mol/l oder 0,14n H 2 SO 4.

Beispiel 4. Bestimmen Sie die Masse (g) Kaliumpermanganat KMnO 4, die zur Herstellung von 0,5 l einer 0,2 N-Lösung zur Untersuchung der oxidativen Eigenschaften des Stoffes in einer sauren Umgebung erforderlich ist

(MnO 4) – + 8H + + 5e – = Mn 2+ + 4H 2 O.

Lösung.

1. Definieren Sie den Äquivalenzfaktor F(KMnO 4).

Die ionenelektronische Halbreaktionsgleichung zeigt, dass der Oxidationszustand von Mangan zwischen +7 und +2 variiert. Eine Formeleinheit (MnO 4) – fügt fünf Elektronen hinzu, also die entsprechende Zahl Z(MnO 4 –) = 5. Daher ist die äquivalente Anzahl von KMnO 4 gleich Z(KMnO 4) = 5, Äquivalenzfaktor F(KMnO 4) = . Die Molmasse von KMnO 4 beträgt = 158 g/mol.

2. Berechnen Sie die Masse an KMnO 4, die zur Herstellung von 0,5 l einer 0,2 N-Lösung erforderlich ist.

Molare Konzentration der Äquivalente MIT Gl ( X) ist gleich dem Verhältnis der Menge der Stoffäquivalente N Gl ( X) zum Volumen der Lösung V P:

Wo m x– Stoffmasse (g);

F (X) – Äquivalenzfaktor;

M x – Molmasse der Substanz, g/mol;

V p – Lösungsvolumen (l).

G.

Antwort: Um 0,5 l 0,2 N Lösung herzustellen, müssen Sie 3,16 g KMnO 4 einnehmen.

STEUERAUFGABEN

121. Zu einer Schwefelsäurelösung mit einem Volumen von 400 ml, deren Dichte 1,1 g/ml und der Massenanteil von H 2 SO 4 15 % beträgt, wurde Wasser mit einem Gewicht von 60 g zugegeben. Bestimmen Sie den Massenanteil von Schwefelsäure Säure in der resultierenden Lösung.

Antwort: 13,2 %.

122. Berechnen Sie die molare Konzentration (mol/l) von Mangan(II)-chlorid MnCl 2, wenn 200 ml Lösung 2,52 g gelösten Stoff enthalten.

Antwort: 0,1 Mio.

123. Berechnen Sie die molare Äquivalentkonzentration (mol/l) von Zinkchlorid ZnCl 2, wobei 200 ml Lösung 1,83 g dieser Substanz enthalten. Die Reaktion verläuft nach der Gleichung:

ZnCl 2 + 4NaOH = Na 2 + 2NaCl.

Antwort: 0,3 mol/l.

124. Bestimmen Sie die Masse (g) Kaliumpermanganat KMnO 4, die zur Herstellung von 1,5 l einer 0,3 N-Lösung zur Untersuchung der oxidativen Eigenschaften dieser Substanz in einer neutralen Umgebung erforderlich ist:

(MnO 4) – + 3e – + 2H 2 O = MnO 2 + 4(OH) – .

Antwort: 23,7 g.

125. Berechnen Sie den Titer einer 40 %igen Schwefelsäurelösung H 2 SO 4 mit der Dichte ρ = 1,307 g/cm 3.

Antwort: = 0,5228 g/ml.

126. Die Reaktion verläuft nach der Gleichung:

3Ba(OH) 2 + 2H 3 PO 4 = Ba 3 (PO 4) 2 + 6H 2 O.

Berechnen Sie den Äquivalenzfaktor F(Ba(OH) 2) und F(H3PO4). Bestimmen Sie, mit welcher Menge Orthophosphorsäure MITÄq (H 3 PO 4) = 0,7 mol/l ist erforderlich, um 30 ml Bariumhydroxidlösung Ba(OH) 2 zu neutralisieren, deren Titer 0,0960 g/ml beträgt.

Antwort: 48 ml.

127. Berechnen Sie die Masse an Glucose C 6 H 12 O 6 und Wasser, die zur Herstellung von 200 g einer 5 %igen Lösung erforderlich ist.

Antwort: 10 g Glukose, 190 g Wasser.

128. Bestimmen Sie die Masse (g) von Nickelnitrat Ni(NO 3) 2, die in 200 ml einer 0,125 M Ni(NO 3) 2-Lösung enthalten ist.

Antwort: 4,6 g.

129. Die Reaktion verläuft nach der Gleichung:

Cr(NO 3) 3 + 3NaOH = Cr(OH) 3 + 3NaNO 3.

Berechnen Sie die molare Konzentration der Äquivalente Chromnitrat Cr(NO 3) 3, von denen 3 Liter 52,2 g dieser Substanz enthalten.

Antwort: 0,22n.

130. Bestimmen Sie die Masse (g) Kaliumdichromat K 2 Cr 2 O 7, die zur Herstellung von 1 Liter 2 N-Lösung zur Untersuchung der oxidativen Eigenschaften dieser Substanz in einer sauren Umgebung erforderlich ist:

(Cr 2 O 7) 2– + 6e – + 14H + = 2Cr 3+ + 7H 2 O.

Antwort: 98

131. Berechnen Sie den Titer einer Kaliumhydroxidlösung KOH, die durch Auflösen von 25 g KOH und 160 g Wasser erhalten wird, wenn die Dichte der Lösung 1,24 g/cm3 beträgt.

Antwort: T KOH = 0,1675 g/ml.

132. Die Reaktion verläuft nach der Gleichung:

Zn(OH) 2 + 2HCl = ZnCl 2 + 2H 2 O.

Berechnen Sie den Äquivalenzfaktor F(Zn(OH) 2) und F(HCl). Bestimmen Sie das Volumen der Salzsäurelösung HCl, MITÄq (HCl) = 0,1 mol/l ist erforderlich, um 8 ml Zinkhydroxidlösung Zn(OH) 2 zu neutralisieren, deren Titer 0,0720 g/ml beträgt?

Antwort: 112 ml.

133. Mischen Sie 200 g einer 2 %igen Lösung und 300 g einer 12 %igen Lösung von Calciumchlorid CaCl 2. Bestimmen Sie den Massenanteil von CaCl 2 in der resultierenden Lösung.

134. Bestimmen Sie die Masse (g) Natriumsulfit Na 2 SO 3, die zur Herstellung von 0,4 l einer 0,6 N-Lösung erforderlich ist, die zur Untersuchung der reduzierenden Eigenschaften dieser Substanz in einer alkalischen Umgebung bestimmt ist

(SO 3) 2– + 2OH – – 2e = (SO 4) 2– + H 2 O.

Antwort: 15,12 g.

135. Wie viele Gramm kristallines Bariumchloridhydrat (BaCl 2 · 2H 2 O) müssen verwendet werden, um eine Lösung mit einem Volumen von 0,5 l herzustellen, in der der Massenanteil von BaCl 2 0,1 beträgt (10 %ige Lösung)? Die Dichte der Lösung beträgt ρ = 1,090 g/cm3.

Antwort: 63,92 g.

136. Berechnen Sie die molare Konzentration von Salzsäureäquivalenten in 80 ml einer Lösung mit 3,6 g HCl, die gemäß der Gleichung reagierte:

2HCl + Ca(OH) 2 = CaCl 2 + 2H 2 O.

Antwort: 1,2 N HCl.

137. Berechnen Sie den Massenanteil (%) von Mn(NO 3) 2 in einer 0,57 M Lösung von Mn(NO 3) 2, wenn die Dichte dieser Lösung ρ = 1,060 g/cm 3 beträgt.

Antwort: 9,6 %.

138. Zur Durchführung der Reaktion Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O wurde eine Lösung von Natriumcarbonat (Na 2 CO 3) verwendet, die durch Auflösen von 10,6 g Salz erhalten wurde in einem Liter Wasser. Berechnen Sie die molare Konzentration von Natriumcarbonat-Äquivalenten in Lösung.

Antwort: 0,2 N Na 2 CO 3.

139. Aus 800 g einer 2 %igen Salzsäure-HCl-Lösung wurden 300 g Wasser verdampft. Berechnen Sie den Massenanteil (%) an HCl in der nach der Verdampfung verbleibenden Lösung.

Antwort: 3,2 %.

140. Berechnen Sie die Masse an K 2 CO 3 (g), die zur Herstellung von 100 ml einer 10 %igen Lösung erforderlich ist (ρ = 1,0904 g/cm 3).

wobei E 0 ox , E 0 red die Standardelektrodenpotentiale des Redoxpaares sind,

n ist die Anzahl der am Prozess beteiligten Elektronen.

Wenn log K = 1 – Gleichgewicht

Wenn log K > 1 – verschiebt sich das Gleichgewicht in Richtung der Reaktionsprodukte

Wenn log K< 1 – равновесие смещается в сторону исходных веществ.

Klassifizierung von OHT-Methoden

Methoden zur Festlegung des Äquivalenzpunkts bei Redoxtitrationsmethoden

Permanganatometrie

Arbeitslösung: KMnO 4 .

Eine titrierte Lösung von Kaliumpermanganat kann nicht mit einer Tonne Probe des Arzneimittels hergestellt werden, weil es enthält eine Reihe von Verunreinigungen, die Konzentration der Lösung ändert sich aufgrund der Wechselwirkung mit organischen Verunreinigungen im Destillat. Wasser. Wasser hat auch Redoxeigenschaften und kann KMnO 4 reduzieren. Diese Reaktion ist langsam, wird aber durch Sonnenlicht katalysiert, daher wird die vorbereitete Lösung in einer dunklen Flasche aufbewahrt. Bereiten Sie eine Lösung mit ungefähr der erforderlichen Konzentration vor und standardisieren Sie sie dann gemäß dem Primärstandard (Na 2 C 2 O 4 – Natriumoxalat, Ammoniumoxalathydrat (NH 4) 2 C 2 O 4 × H 2 O oder Oxalsäuredihydrat H 2 C 2 O 4 × 2H 2 O, Arsenoxid As 2 O 3 oder metallisches Eisen).

Der Äquivalenzpunkt wird durch die blassrosa Färbung der Lösung durch einen überschüssigen Tropfen Titriermittel (ohne Indikatormethode) bestimmt.

Die Reaktion von Kaliumpermanganat mit Reduktionsmitteln im sauren Medium verläuft nach folgendem Schema:

Bei der Analyse einiger organischer Verbindungen wird die Reduktion in einem stark alkalischen Medium gemäß der Gleichung verwendet:

MnO 4 - + e ® MnO 4 2-

Permanganatometrisch werden Reduktionsmittel durch direkte Titration, Oxidationsmittel durch umgekehrte Titration und einige Stoffe durch Substitutionstitration bestimmt.

Dichromatometrie

Arbeitslösung: K 2 Cr 2 O 7 .

Die titrierte Lösung kann mit einer Tonnenprobe hergestellt werden, da kristallines K 2 Cr 2 O 7 alle Anforderungen des Primärstandards erfüllt. Kaliumdichromatlösung ist lagerstabil, der Titer der Lösung bleibt über lange Zeit unverändert

Die Hauptreaktion der Bichromatometrie-Methode ist die Oxidationsreaktion mit Kaliumbichromat

saures Milieu:

Der Äquivalenzpunkt wird mithilfe von Redoxindikatoren (Diphenylamin und seine Derivate) festgelegt.

Mit der bichromatometrischen Methode werden Reduktionsmittel – direkte Titration (Fe 2+, U 4+, Sb 3+, Sn 2+), Oxidationsmittel – umgekehrte Titration (Cr 3+) sowie einige organische Verbindungen (Methanol, Glycerin).

Äquivalent ist ein reales oder bedingtes Teilchen der Substanz X, das in einer gegebenen Säure-Base-Reaktion oder Austauschreaktion einem Wasserstoffion H + entspricht (ein OH-Ion oder eine Ladungseinheit) und entspricht in dieser Redoxreaktion einem Elektron.

Der Äquivalenzfaktor feq(X) ist eine Zahl, die angibt, welcher Bruchteil eines realen oder konventionellen Teilchens der Substanz X einem Wasserstoffion oder einem Elektron in einer bestimmten Reaktion entspricht, d. h. der Bruchteil, der einem Molekül, Ion, Atom oder einer Formeleinheit einer Substanz entspricht.

Neben dem Begriff „Menge eines Stoffes“, der der Anzahl seiner Mol entspricht, wird auch der Begriff der Äquivalentzahl eines Stoffes verwendet.

Äquivalentgesetz: Stoffe reagieren in Mengen, die proportional zu ihren Äquivalenten sind. Wenn n(Gleichung 1) genommen wird Moläquivalente eines Stoffes, dann die gleiche Anzahl Moläquivalente eines anderen Stoffes n(Äquiv 2 ) wird bei dieser Reaktion benötigt, d.h.

n(Gl. 1) = n(Gl. 2) (2.1)

Bei der Berechnung müssen folgende Verhältnisse verwendet werden:

M(½ CaSO 4 ) = 20 + 48 = 68 g/mol.

Äquivalent bei Säure-Base-Reaktionen

Betrachten wir am Beispiel der Wechselwirkung von Orthophosphorsäure mit einem Alkali unter Bildung von Dihydro-, Hydro- und Mittelphosphat das Äquivalent des Stoffes H 3 PO 4.

H 3 PO 4 + NaOH = NaH 2 PO 4 + H 2 O, feq (H 3 PO 4) = 1.

H 3 PO 4 + 2NaOH = Na 2 HPO 4 + 2H 2 O, feq (H 3 PO 4) = 1/2.

H 3 PO 4 + 3NaOH = Na 3 PO 4 + 3H 2 O, feq (H 3 PO 4) = 1/3.

Das NaOH-Äquivalent entspricht der Formeleinheit dieses Stoffes, da der NaOH-Äquivalenzfaktor gleich eins ist. In der ersten Reaktionsgleichung beträgt das Molverhältnis der Reaktanten 1:1, daher ist der Äquivalenzfaktor H 3 PO 4 ist in dieser Reaktion gleich 1 und das Äquivalent ist die Formeleinheit des Stoffes H 3PO 4.

In der zweiten Reaktionsgleichung ist das Molverhältnis der Reaktanten H 3 PO 4 und NaOH ist 1:2, d.h. Äquivalenzfaktor H 3PO 4 ist gleich 1/2 und sein Äquivalent ist 1/2 Teil der Formeleinheit des Stoffes H 3PO 4.

In der dritten Reaktionsgleichung stehen die Mengen der Reaktionsstoffe im Verhältnis 1:3 zueinander. Daher ist der Äquivalenzfaktor H 3 PO 4 ist gleich 1/3 und sein Äquivalent ist 1/3 der Formeleinheit der Substanz H 3PO 4.

Auf diese Weise, Äquivalent Welcher Stoff vorliegt, hängt von der Art der chemischen Umwandlung ab, an der der betreffende Stoff beteiligt ist.

Auf die Wirksamkeit der Anwendung des Äquivalentgesetzes ist zu achten: Stöchiometrisch berechnete Rechnungen werden durch die Anwendung des Äquivalentgesetzes vereinfacht; insbesondere ist es bei der Durchführung dieser Berechnungen nicht erforderlich, die vollständige Gleichung einer chemischen Reaktion aufzuschreiben und zu übernehmen unter Berücksichtigung stöchiometrischer Koeffizienten. Zum Beispiel für die Interaktion Ohne den Rest benötigen 0,25 Mol-Äquivalente Natriumorthophosphat die gleiche Menge an Äquivalenten der Substanz Calciumchlorid, d. h. n(1/2CaCl 2 ) = 0,25 mol.

Äquivalent bei Redoxreaktionen

Der Äquivalenzfaktor von Verbindungen in Redoxreaktionen ist gleich:

f eq (X) = , (2.5)

wo n – die Anzahl der abgegebenen oder hinzugefügten Elektronen.

Um den Äquivalenzfaktor zu bestimmen, betrachten Sie drei Reaktionsgleichungen mit Kaliumpermanganat:

2KMnO 4 + 5Na 2 SO 3 + 3H 2 SO 4 = 5Na 2 SO 4 + 2MnSO 4 + K 2 SO 4 + 3H 2 O.

2KMnO 4 + 2Na 2 SO 3 + H 2 O = 2Na 2 SO 4 + 2MnO 2 + 2KOH.

2KMnO 4 + Na 2 SO 3 + 2NaOH = Na 2 SO 4 + K 2 MnO 4 + Na 2 MnO 4 + H 2 O.

Als Ergebnis erhalten wir das folgende Schema für die Umwandlung von KMnO 4 (Abb. 2.1).



Reis. 2.1. Schema der KMnO 4 -Umwandlungen in verschiedenen Umgebungen

Somit ist in der ersten Reaktion f eq (KMnO 4 ) = 1/5, im zweiten – f Gl(KMnO 4 ) = 1/3, im dritten – f Gl(KMnO 4) = 1.

Es sollte betont werden, dass der Äquivalenzfaktor von Kaliumdichromat, das als Oxidationsmittel in einer sauren Umgebung reagiert, 1/6 beträgt:

Cr 2 O 7 2- + 6e + 14 H + = 2 Cr 3+ + 7 H 2 O.

Beispiele für Problemlösungen

Bestimmen Sie den Äquivalenzfaktor von Aluminiumsulfat, das mit Alkali interagiert.

Lösung. In diesem Fall gibt es mehrere mögliche Antworten:

Al 2 (SO 4) 3 + 6 KOH = 2 A1(OH) 3 + 3 K 2 SO 4, f eq (Al 2 (SO 4) 3) = 1/6,

Al 2 (SO 4) 3 + 8 KOH (ex) = 2 K + 3 K 2 SO 4, feq (Al 2 (SO 4) 3) = 1/8,

Al 2 (SO 4) 3 + 12KOH (ex) = 2K 3 + 3K 2 SO 4, f eq (Al 2 (SO 4) 3) = 1/12.

Bestimmen Sie die Äquivalenzfaktoren von Fe 3 O 4 und KCr(SO 4) 2 bei den Reaktionen der Wechselwirkung von Eisenoxid mit einem Überschuss an Salzsäure und der Wechselwirkung des Doppelsalzes KCr(SO 4) 2 mit einer stöchiometrischen Menge Alkali KOH zu Chromhydroxid ( III).

Fe 3 O 4 + 8 HC1 = 2 FeСl 3 + FeС1 2 + 4 H 2 O, f eq (Fe 3 O 4) = 1/8,

KCr(SO 4) 2 + 3 KOH = 2 K 2 SO 4 + C r(OH) 3, f eq (KCr(SO 4) 2) = 1/3.

Bestimmen Sie die Äquivalenzfaktoren und Molmassen der Äquivalente der Oxide CrO, Cr 2 O 3 und CrO 3 bei Säure-Base-Reaktionen.

CrO + 2 HC1 = CrCl 2 + H 2 O; f eq (CrO) = 1/2,

Cr 2 O 3 + 6 HC1 = 2 CrCl 3 + 3 H 2 O; f eq (Cr 2 O 3) = 1/6,

CrO 3 – Säureoxid. Es reagiert mit Alkali:

CrO 3 + 2 KOH = K 2 CrO 4 + H 2 O; f eq (CrO 3) = 1/2.

Die Molmassen der Äquivalente der betrachteten Oxide sind gleich:

M Äquivalent (CrO) = 68(1/2) = 34 g/mol,

M Äq (Cr 2 O 3 ) = 152(1/6) = 25,3 g/mol,

M Äq (CrO 3 ) = 100(1/2) = 50 g/mol.

Bestimmen Sie das Volumen von 1 Mol-Äquiv. O 2, NH 3 und H 2 S bei Nr. in Reaktionen:

V eq (O 2) = 22,4 × 1/4 = 5,6 l.

V eq (NH 3) = 22,4 × 1/3 = 7,47 l – in der ersten Reaktion.

V eq (NH 3) = 22,4 × 1/5 = 4,48 l – in der zweiten Reaktion.

In der dritten Reaktion für Schwefelwasserstoff beträgt V eq (H 2 S) = 22,4 1/6 = 3,73 l.

0,45 g Metall werden durch 0,56 l (n.s.) Wasserstoff aus der Säure verdrängt. Bestimmen Sie die Molmasse des Metalläquivalents, seines Oxids, Hydroxids und Sulfats.

N eq (Me) = n eq (H 2) = 0,56: (22,4 × 1/2) = 0,05 mol.

M Äquiv. (X) = m(Me)/n Äquiv. (Me) = 0,45:0,05 = 9 g/mol.

M eq (Me x O y ) = M eq (Me) + M eq(O 2) = 9 + 32× 1/4 = 9 + 8 = 17 g/mol.

M eq (Me(OH) y ) = M eq (Me) + M eq(OH - ) = 9+17 = 26 g/mol.

M eq (Me x (SO 4) y ) = M eq (Me) + M eq (SO 4 2-) = 9 + 96× 1/2 = 57 g/mol.

. Berechnen Sie die Masse an Kaliumpermanganat, die für die Oxidation von 7,9 g Kaliumsulfit in sauren und neutralen Medien erforderlich ist.

f eq (K 2 SO 3 ) = 1/2 (in sauren und neutralen Umgebungen).

M-Äquivalent (K 2 SO 3) = 158 × 1/2 = 79 g/mol.

N eq (KMnO 4) = n eq (K 2 SO 3 ) = 7,9/79 = 0,1 mol.

In einer sauren Umgebung M Äquiv. (KMnO 4 ) = 158 1/5 = 31,6 g/mol, m(KMnO 4 ) = 0,1 31,6 = 3,16 g.

In einer neutralen Umgebung M Äquiv. (KMnO 4 ) = 158 1/3 = 52,7 g/mol, m(KMnO 4 ) = 0,1·52,7 =5,27 g.

. Berechnen Sie die Molmasse eines Metalläquivalents, wenn das Oxid dieses Metalls 47 Gew.-% Sauerstoff enthält.

Für die Berechnungen wählen wir eine Metalloxidprobe mit einem Gewicht von 100 g aus. Dann beträgt die Sauerstoffmasse im Oxid 47 g und die Masse des Metalls 53 g.

Im Oxid: n Äquiv. (Metall) = n Äquiv. (Sauerstoff). Somit:

m(Me):M eq (Me) = m(Sauerstoff):M eq (Sauerstoff);

53:M Äquivalent (Me) = 47:(32 1/4). Als Ergebnis erhalten wir M Äquivalent (Me) = 9 g/mol.

Probleme, die selbstständig gelöst werden müssen

2.1.Die Molmasse des Metalläquivalents beträgt 9 g/mol. Berechnen Sie die Molmasse des Äquivalents von Nitrat und Sulfat.




2.2.Die Molmasse des Carbonatäquivalents eines bestimmten Metalls beträgt 74 g/mol. Bestimmen Sie die Molmassen der Äquivalente dieses Metalls und seines Oxids.

Die Molmasse des Äquivalents eines Oxidations- oder Reduktionsmittels hängt von der Anzahl der in einer bestimmten Reaktion aufgenommenen oder abgegebenen Elektronen ab und ist numerisch gleich dem Verhältnis der Molmasse der Substanz M(X) zur Anzahl der aufgenommenen oder abgegebenen Elektronen aufgegeben (n):

So wird es in einer sauren Umgebung zu Mn 2+ reduziert:

Daher beträgt die Molmasse des Äquivalents von KMnO 4 in dieser Reaktion

In leicht sauren, neutralen und alkalischen Umgebungen erfolgt die Reduktion zu MnO 2:

Und in diesem Fall

Titrationskurven

Bei der betrachteten Methode werden Titrationskurven in den Koordinaten „Potenzial des Redoxsystems – Volumen der zugesetzten Arbeitslösung (bzw. Titrationsgrad)“ aufgetragen.

Berechnen wir die Titrationskurve für 100,0 ml 0,1 N. FeSO 4 -Lösung 0,1 N. KMnO 4 (f eq = 1/5) in einem sauren Medium bei = 1,0 gemäß der Reaktionsgleichung.

Nach Zugabe der ersten Tropfen Kaliumpermanganat bilden sich in der Lösung zwei Redoxpaare: /Mn 2+ und Fe 3+ /Fe 2+, deren Potential jeweils mit der Nerist-Gleichung berechnet werden kann:

.

Vor dem Äquivalenzpunkt empfiehlt es sich, das Potential mit der zweiten dieser Gleichungen zu berechnen, nach dem Äquivalenzpunkt mit der ersten. Die Menge an Fe 3+-Substanz bis zum Äquivalenzpunkt entspricht der Substanzmenge, die dem hinzugefügten KMnO 4 entspricht.

Wenn Sie 1,0 ml 0,1 N zu 100,0 ml FeSO 4 hinzufügen KMnO 4 (f eq = 1/5), dann entsteht durch die Reaktion eine äquivalente Menge des Stoffes Fe 3+, dessen Konzentration in der Lösung gleich ist mol/l, und die Konzentration der Fe 2+-Ionen beträgt 0,099 mol/l. Dann ist das Redoxpotential der Lösung: . Der Rest der Titrationskurve bis zum Äquivalenzpunkt wird auf die gleiche Weise berechnet.

Am Äquivalenzpunkt wird die Konzentration eines Stoffes anhand der Gleichgewichtskonstante berechnet

.

Bezeichnen wir die Gleichgewichtskonzentration am Äquivalenzpunkt als x, dann = 5x und die Konzentration der verbleibenden Ionen beträgt: = 0,1-5x = = 5(0,02-x) und = 0,02 – x, wir nehmen auch an, dass = 1. Der Wert der Gleichgewichtskonstanten ergibt sich aus den Werten der Standardpotentiale aus der Gleichung und K = 10 62.

Bei der Berechnung erhalten wir ,

somit, mol/l; mol/l.

Dann IN,

a B. Die kleine Abweichung im Wert von E lässt sich gut durch Rundung bei der Berechnung der Gleichgewichtskonzentrationen erklären.

Nach dem Äquivalenzpunkt führt ein Überschuss an KMnO 4 in 0,1 ml bei Verdünnung auf 100,0 ml zu einer Permanganatkonzentration in der Lösung , und die Konzentration = 0,02 mol/l bleibt praktisch unverändert wie am Äquivalenzpunkt. Das Einsetzen dieser Werte in die Potentialgleichung ergibt B, wenn Sie mit 1 ml titrieren, beträgt das Potential 1,49 V usw. Die Titrationskurve von Fe 2+ mit Kaliumpermanganat ist in Abb. dargestellt. 8.1.

Reis. 8.1. Titrationskurve 100,0 ml 0,1 N. FeSO 4 0,1 k. KMnO 4-Lösung

(f eq = 1/5) bei = 1,0

Im Bereich des Äquivalenzpunktes ändert sich das Potential beim Übergang von einer um 0,1 % untertitriierten Lösung um mehr als 0,5 V. Ein starker Potentialsprung ermöglicht den Einsatz direkter potentiometrischer Messungen oder Redoxindikatoren, deren Farbe sich ändert wenn sich das Potenzial ändert.

Indikatoren

Bei titrimetrischen Redoxmethoden werden zwei Arten von Indikatoren verwendet. Indikatoren erster Typ bilden mit dem Analyten oder Titriermittel farbige Verbindungen und gehen mit ihnen eine spezifische Reaktion ein. Wenn beispielsweise bei verschiedenen iodometrischen Bestimmungen eine Jodlösung als Titriermittel verwendet wird, wird der Äquivalenzpunkt durch das Auftreten einer blauen Farbe von Stärkejodid oder deren Verschwinden bei der Titration von Jod mit einem Reduktionsmittel bestimmt. Das Thiocyanat-Ion ergibt mit Fe 3+ eine rot gefärbte Verbindung, aber wenn Fe 3+ zu Fe 2+ reduziert wird, kommt es zu einer Verfärbung.

Indikatoren der zweiten Art sind Redoxindikatoren – Stoffe, die je nach Redoxpotential des Systems ihre Farbe ändern. In einer Redox-Indikatorlösung herrscht ein Gleichgewicht zwischen der oxidierten und reduzierten Form, die unterschiedliche Farben haben, das sich bei Potentialänderung verschiebt:

Das Potenzial des Indikatorensystems lässt sich mit der Nernst-Gleichung berechnen: .

Unter Berücksichtigung der Tatsache, dass eine Farbänderung einer Lösung mit dem Auge wahrnehmbar ist, wenn die Konzentration einer der farbigen Formen zehnmal oder mehr höher ist als die Konzentration der anderen Form, erhalten wir das Übergangsintervall.