เทียบเท่า, แฟคเตอร์สมมูล, ความเข้มข้นของโมลาร์ที่เทียบเท่า มวลโมเลกุลเทียบเท่าในปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน มวลโมเลกุลเทียบเท่า kmno4

คำนิยาม

ด่างทับทิม(เกลือโพแทสเซียมของกรดเปอร์แมงกานิก) ในรูปของแข็งคือผลึกสีม่วงเข้ม (ปริซึมเกือบสีดำ) ซึ่งละลายได้ในน้ำปานกลาง (รูปที่ 1)

สารละลาย KMnO 4 มีสีแดงเข้ม และที่ความเข้มข้นสูงจะมีสีม่วง ซึ่งเป็นลักษณะของไอออนเปอร์แมงกาเนต (MnO 4 -)

ข้าว. 1. ผลึกโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต รูปร่าง.

สูตรรวมของโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตคือ KMnO 4ดังที่ทราบกันดีว่ามวลโมเลกุลของโมเลกุลเท่ากับผลรวมของมวลอะตอมสัมพัทธ์ของอะตอมที่ประกอบเป็นโมเลกุล (เราปัดเศษค่าของมวลอะตอมสัมพัทธ์ที่นำมาจากตารางธาตุของ D.I. Mendeleev เป็นจำนวนเต็ม ).

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

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

มวลโมเลกุล (M) คือมวลของสาร 1 โมลมันง่ายที่จะแสดงให้เห็นว่าค่าตัวเลขของมวลโมลาร์ M และมวลโมเลกุลสัมพัทธ์ M r เท่ากันอย่างไรก็ตามปริมาณแรกมีมิติ [M] = g/mol และอันที่สองไม่มีมิติ:

M = N A × m (1 โมเลกุล) = N A × M r × 1 อามู = (N A ×1 อามู) × M r = × M r .

มันหมายความว่าอย่างนั้น มวลโมลาร์ของโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตคือ 158 กรัม/โมล.

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

ตัวอย่างที่ 1

ตัวอย่างที่ 2

ตัวอย่างที่ 2คำนวณความเข้มข้นโมลของกรดออร์โธฟอสฟอริกที่เทียบเท่าในสารละลาย 20% ของ H 3 PO 4 ซึ่งมีความหนาแน่น 1.020 g/cm 3 โดยคำนึงถึงสมการ

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

สารละลาย.ความเข้มข้นของโมลของสารเทียบเท่า เอ็กซ์(เครื่องหมาย กับสมการ ( เอ็กซ์) หน่วยวัด โมล/ลูกบาศก์เมตร หรือ โมล/ลิตร) ถูกกำหนดโดยปริมาณของสารที่เทียบเท่า nสมการ ( เอ็กซ์) ซึ่งอยู่ในสารละลาย 1 ลิตร

ความเข้มข้นของโมลของสิ่งเทียบเท่านั้นขึ้นอยู่กับปฏิกิริยา เนื่องจากสารชนิดเดียวกันในปฏิกิริยาที่ต่างกันสามารถมีตัวเลขที่เท่ากันต่างกันได้

1. คำนวณปัจจัยสมมูลของ H 3 PO 4 ในปฏิกิริยานี้

รีเอเจนต์ KOH แลกเปลี่ยนกับหนึ่งหน่วยสูตร 1 PU (H 3 PO 4) หมู่ไฮดรอกซิล 3 หมู่ OH – ซึ่งแต่ละหมู่เทียบเท่ากับ H + ไอออน จึงเป็นจำนวนที่เท่ากัน ซี(H 3 PO 4) = 3 ตัวประกอบความเท่าเทียมกัน ฉ(ซ 3 ป 4) = .

2. คำนวณมวลโมลของสิ่งที่เทียบเท่า

มวลโมลาร์ของเทียบเท่ากับ H 3 PO 4 เท่ากับผลคูณของปัจจัยสมมูลของ H 3 PO 4 และมวลโมลาร์ของ H 3 PO 4 (98 กรัม/โมล):

ม eq (ซ 3 ปอ 4) = ฉ(H 3 PO 4) · = 1/3 · 98 = 32.66 กรัม/โมล

3. คำนวณมวลของสารละลาย 1 ลิตรตามค่าความหนาแน่น:

ม = วี· ρ = 1,000 มล. · 1.020 ก./ซม. 3 = 1,020 ก.

สารละลาย H 3 PO 4 100 กรัมประกอบด้วย H 3 PO 4 20 กรัม

ประกอบด้วยสารละลาย H 3 PO 4 จำนวน 1,020 กรัม เอ็กซ์ก.H 3 ป.4,

เอ็กซ์ = ช.

4. กำหนดจำนวนเทียบเท่าของสาร H 3 PO 4 ในสารละลาย 1 ลิตร

ปริมาณของสารที่เทียบเท่าจะแสดงปริมาณของสาร (เป็นโมล) ซึ่งอนุภาคมีค่าเท่ากัน (อนุภาคจริงหรือแบบมีเงื่อนไขของสาร)

ปริมาณของสารที่เทียบเท่ากับ H 3 PO 4 ในสารละลาย 1 ลิตรได้มาจากการหารจำนวนกรัมของ H 3 PO 4 ในสารละลาย 1 ลิตรด้วยมวลโมลาร์ที่เทียบเท่ากับ H 3 PO 4:

n eq (ซ 3 ปอ 4) = ตุ่น,

เหล่านั้น. เราได้สาร 6.25 โมล

วิธี กับเช่น (H 3 PO 4, ฉ= ) = 6.25 โมล/ลิตร วิธีแสดงความเข้มข้นนี้เรียกอีกอย่างว่าความเป็นปกติของสารละลาย (n) และเขียนเป็น 6.25n H 3 PO 4 เช่น สารละลาย 1 ลิตรนี้มีกรดออร์โธฟอสฟอริกเทียบเท่า 6.25 โมล

ตัวอย่างที่ 3เมื่อพิจารณาจากสมการปฏิกิริยา

เกาะ + H 2 SO 4 = KHSO 4 + H 2 O,

คำนวณปัจจัยที่เท่าเทียมกัน ฉ(เกาะ) และ ฉ(เอช 2 เอส 4) กำหนดความเข้มข้นของโมลาร์ที่เทียบเท่ากับสารละลายของกรดซัลฟิวริก H 2 SO 4 หากต้องใช้สารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ 23.0 มล. KOH เพื่อทำให้กรดเป็นกลาง 24.5 มล. กับ eq (KOH) = 0.15 โมล/ลิตร

สารละลาย. สารละลายที่มีความเข้มข้นทางโมลต่างกันของสารที่เทียบเท่ากันจะทำปฏิกิริยาในปริมาตรซึ่งแปรผกผันกับความเข้มข้นทางโมลของสารที่เทียบเท่ากัน

เมื่อทราบความเข้มข้นของโมลาร์ที่เทียบเท่าของหนึ่งในสองสารละลายที่ทำปฏิกิริยาและปริมาตรของพวกมัน เราจะหาความเข้มข้นของโมลาร์ที่เทียบเท่าของสารละลายที่สอง:

หรือ กับสมการ (A) วีพี(ก)= คสมการ (V) · วีพี(บี)

1. คำนวณปัจจัยความเท่าเทียมกัน ฉ(เกาะ) และ ฉ(เอช 2 เอส 4) รีเอเจนต์ KOH แลกเปลี่ยนกับหนึ่งหน่วยสูตร 1 PH H 2 SO 4 หนึ่งกลุ่มไฮดรอกซิล OH – ซึ่งเทียบเท่ากับ H + ไอออน จึงเป็นจำนวนที่เท่ากัน ซี(H 2 SO 4) = 1 ปัจจัยที่เท่ากัน ฉ(ซ 2 เอส 4) = 1.

จำนวนที่เท่ากัน ซี(เกาะ) = 1, ฉ(เกาะ) = 1.

2. คำนวณความเข้มข้นของโมลที่เทียบเท่าของสารละลาย H 2 SO 4

, จากที่นี่

กับเช่น (H 2 SO 4, H 2 O, ฉ = 1) = =

0.14 โมล/ลิตร หรือ 0.14n H 2 SO 4

ตัวอย่างที่ 4กำหนดมวล (กรัม) ของโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต KMnO 4 ที่จำเป็นในการเตรียมสารละลาย 0.5 ลิตรของ 0.2 N ที่มีไว้สำหรับศึกษาคุณสมบัติออกซิเดชั่นของสารในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด

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

สารละลาย.

1. กำหนดปัจจัยความเท่าเทียมกัน ฉ(KMnO 4)

สมการครึ่งปฏิกิริยาอิออน-อิเล็กทรอนิกส์แสดงให้เห็นว่าสถานะออกซิเดชันของแมงกานีสแตกต่างกันไปตั้งแต่ +7 ถึง +2 หนึ่งหน่วยสูตร (MnO 4) - เพิ่มอิเล็กตรอน 5 ตัว จึงเป็นจำนวนที่เท่ากัน ซี(MnO 4 –) = 5 ดังนั้น จำนวน KMnO 4 ที่เท่ากันจึงเท่ากับ ซี(KMnO 4) = 5 ตัวประกอบความเท่าเทียมกัน ฉ(KMnO 4) = . มวลโมลาร์ของ KMnO 4 คือ = 158 กรัม/โมล

2. คำนวณมวลของ KMnO 4 ที่จำเป็นในการเตรียมสารละลาย 0.2 N 0.5 ลิตร

ความเข้มข้นของฟันกรามที่เทียบเท่า กับสมการ ( เอ็กซ์) เท่ากับอัตราส่วนของปริมาณสารที่เทียบเท่า nสมการ ( เอ็กซ์) ถึงปริมาตรของสารละลาย วีพี:

ที่ไหน ม.เอ็กซ์– มวลของสาร (g)

ฉ (x) – ปัจจัยความเท่าเทียมกัน;

ม x – มวลโมลของสาร g/mol;

วี p – ปริมาตรของสารละลาย (l)

ช.

คำตอบ: ในการเตรียมสารละลาย 0.2 N 0.5 ลิตร คุณต้องใช้ KMnO 4 3.16 กรัม

งานควบคุม

121. เติมน้ำที่มีน้ำหนัก 60 กรัมลงในสารละลายของกรดซัลฟิวริกด้วยปริมาตร 400 มล. ซึ่งมีความหนาแน่น 1.1 กรัมต่อมิลลิลิตรและเศษส่วนมวลของ H 2 SO 4 คือ 15% กำหนดเศษส่วนมวลของซัลฟิวริก กรดในสารละลายที่ได้

คำตอบ: 13.2%

122. คำนวณความเข้มข้นของโมล (mol/l) ของแมงกานีส (II) คลอไรด์ MnCl 2 ถ้าสารละลาย 200 มล. มีตัวถูกละลาย 2.52 กรัม

คำตอบ: 0.1M.

123. คำนวณความเข้มข้นโมลาร์ที่เทียบเท่า (โมล/ลิตร) ของซิงค์คลอไรด์ ZnCl 2 ซึ่งสารละลาย 200 มล. มีสารนี้ 1.83 กรัม ปฏิกิริยาเกิดขึ้นตามสมการ:

สังกะสี 2 + 4NaOH = นา 2 + 2NaCl

คำตอบ: 0.3 โมล/ลิตร

124. กำหนดมวล (g) ของโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต KMnO 4 ที่จำเป็นในการเตรียมสารละลาย 0.3 N 1.5 ลิตรสำหรับศึกษาคุณสมบัติออกซิเดชั่นของสารนี้ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง:

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

คำตอบ: 23.7 ก.

125. คำนวณไทเทอร์ของสารละลายกรดซัลฟิวริก H 2 SO 4 ร้อยละ 40 โดยมีความหนาแน่น ρ = 1.307 g/cm 3

ตอบ = 0.5228 ก./มล.

126. ปฏิกิริยาดำเนินไปตามสมการ:

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

คำนวณปัจจัยความเท่าเทียมกัน ฉ(บา(OH) 2) และ ฉ(H3PO4). กำหนดปริมาตรของกรดออร์โธฟอสฟอริกด้วย กับ eq (H 3 PO 4) = 0.7 โมล/ลิตร ใช้ในการทำให้สารละลายแบเรียมไฮดรอกไซด์ Ba(OH) 2 เป็นกลาง 30 มล. โดยมีไทเทอร์เท่ากับ 0.0960 กรัม/มล.

คำตอบ: 48 มล.

127. คำนวณมวลของกลูโคส C 6 H 12 O 6 และน้ำที่ต้องการในการเตรียมสารละลาย 5% 200 กรัม

คำตอบ: กลูโคส 10 กรัม น้ำ 190 กรัม

128. จงหามวล (g) ของนิกเกิลไนเตรต Ni(NO 3) 2 ที่บรรจุอยู่ในสารละลาย 0.125 M Ni (NO 3) 2 200 มล.

คำตอบ: 4.6 ก.

129. ปฏิกิริยาดำเนินไปตามสมการ:

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

คำนวณความเข้มข้นของโมลที่เทียบเท่ากับโครเมียมไนเตรต Cr (NO 3) 3 โดยใน 3 ลิตรมีสารนี้ 52.2 กรัม

คำตอบ: 0.22น.

130. กำหนดมวล (g) ของโพแทสเซียมไดโครเมต K 2 Cr 2 O 7 ที่จำเป็นในการเตรียมสารละลาย 2 N 1 ลิตรสำหรับศึกษาคุณสมบัติออกซิเดชันของสารนี้ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด:

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

คำตอบ: 98

131. คำนวณไทเทอร์ของสารละลายโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์ KOH ที่ได้จากการละลาย KOH 25 กรัม และน้ำ 160 กรัม ถ้าความหนาแน่นของสารละลายเท่ากับ 1.24 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร

คำตอบ: ต KOH = 0.1675 ก./มล.

132. ปฏิกิริยาดำเนินไปตามสมการ:

สังกะสี(OH) 2 + 2HCl = สังกะสี 2 + 2H 2 O

คำนวณปัจจัยที่เท่าเทียมกัน ฉ(สังกะสี(OH) 2) และ ฉ(HCl) กำหนดปริมาตรของสารละลายกรดไฮโดรคลอริก HCl กับ eq (HCl) = 0.1 mol/l จำเป็นต่อการทำให้สารละลายซิงค์ไฮดรอกไซด์ Zn(OH) 2 เป็นกลาง 8 มล. โดยมีค่าไตเตอร์เท่ากับ 0.0720 g/ml?

คำตอบ: 112 มล.

133. ผสมสารละลาย 2% 200 กรัมกับสารละลายแคลเซียมคลอไรด์ 12% CaCl 2 300 กรัม กำหนดเศษส่วนมวลของ CaCl 2 ในสารละลายที่ได้

134. กำหนดมวล (g) ของโซเดียมซัลไฟต์ Na 2 SO 3 ที่จำเป็นในการเตรียมสารละลาย 0.4 ลิตรของ 0.6 N ที่มีไว้สำหรับศึกษาคุณสมบัติการลดของสารนี้ในสภาพแวดล้อมที่เป็นด่าง

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

ตอบ 15.12 ก.

135. ต้องใช้แบเรียมคลอไรด์คริสตัลไลน์ไฮเดรต (BaCl 2 · 2H 2 O) กี่กรัมเพื่อเตรียมสารละลายที่มีปริมาตร 0.5 ลิตร ซึ่งเศษส่วนมวลของ BaCl 2 คือ 0.1 (สารละลาย 10%) ความหนาแน่นของสารละลายคือ ρ = 1.090 กรัม/ลูกบาศก์เซนติเมตร

ตอบ 63.92 ก.

136. คำนวณความเข้มข้นโมลของกรดไฮโดรคลอริกที่เทียบเท่าในสารละลาย 80 มล. ที่มี HCl 3.6 กรัมซึ่งทำปฏิกิริยาตามสมการ:

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

คำตอบ: 1.2 N HCl

137. จงคำนวณเศษส่วนมวล (%) ของ Mn(NO 3) 2 ในสารละลาย 0.57 M ของ Mn(NO 3) 2 ถ้าความหนาแน่นของสารละลายนี้คือ ρ = 1.060 g/cm 3

คำตอบ: 9.6%

138. ในการดำเนินการปฏิกิริยา Na 2 CO 3 + H 2 SO 4 = Na 2 SO 4 + CO 2 + H 2 O จะใช้สารละลายโซเดียมคาร์บอเนต (Na 2 CO 3) ซึ่งได้มาจากการละลายเกลือ 10.6 กรัม ในน้ำหนึ่งลิตร คำนวณความเข้มข้นโมลของเทียบเท่าโซเดียมคาร์บอเนตในสารละลาย

คำตอบ: 0.2 N Na 2 CO 3

139. จากสารละลาย 2% ของกรดไฮโดรคลอริก HCl 800 กรัม น้ำ 300 กรัมระเหยไป คำนวณเศษส่วนมวล (%) ของ HCl ในสารละลายที่เหลือหลังจากการระเหย

คำตอบ: 3.2%

140. คำนวณมวลของ K 2 CO 3 (g) ที่จำเป็นในการเตรียมสารละลาย 10% 100 มล. (ρ = 1.0904 g/cm 3)

โดยที่ E 0 ox , E 0 สีแดงเป็นศักย์ไฟฟ้ามาตรฐานของคู่รีดอกซ์

n คือจำนวนอิเล็กตรอนที่เข้าร่วมในกระบวนการ

ถ้า log K = 1 – สมดุล

ถ้า log K > 1 – สมดุลจะเปลี่ยนไปทางผลคูณของปฏิกิริยา

ถ้าล็อกเค< 1 – равновесие смещается в сторону исходных веществ.

การจำแนกประเภทของวิธี OHT

วิธีการแก้ไขจุดสมมูลในวิธีการไทเทรตรีดอกซ์

เปอร์แมงกานาโตเมทรี

วิธีการทำงาน: KMnO 4

ไม่สามารถเตรียมสารละลายไตเตรทของโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตโดยใช้ตัวอย่างยาจำนวนหนึ่งได้เพราะ ประกอบด้วยสิ่งเจือปนจำนวนหนึ่งความเข้มข้นของสารละลายเปลี่ยนไปเนื่องจากการมีปฏิกิริยากับสิ่งเจือปนอินทรีย์ในการกลั่น น้ำ. น้ำยังมีคุณสมบัติรีดอกซ์และสามารถลด KMnO 4 ได้ ปฏิกิริยานี้เกิดขึ้นช้า แต่แสงแดดจะไปเร่งปฏิกิริยา ดังนั้นสารละลายที่เตรียมไว้จึงถูกเก็บไว้ในขวดสีเข้ม เตรียมสารละลายที่มีความเข้มข้นประมาณที่ต้องการ จากนั้นทำให้เป็นมาตรฐานตามมาตรฐานหลัก (นา 2 C 2 O 4 - โซเดียมออกซาเลต, แอมโมเนียมออกซาเลตไฮเดรต (NH 4) 2 C 2 O 4 × H 2 O หรือกรดออกซาลิกไดไฮเดรต H 2 C 2 O 4 × 2H 2 O, สารหนูออกไซด์ เท่ากับ 2 O 3 หรือเหล็กโลหะ)

จุดสมมูลถูกกำหนดโดยสีชมพูอ่อนของสารละลายจากไทแทรนต์ที่มากเกินไปหนึ่งหยด (โดยไม่มีวิธีการบ่งชี้)

ปฏิกิริยาของโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตกับสารรีดิวซ์ในตัวกลางที่เป็นกรดเกิดขึ้นตามรูปแบบต่อไปนี้:

ในการวิเคราะห์สารประกอบอินทรีย์บางชนิด จะใช้การลดลงของตัวกลางที่มีความเป็นด่างสูงตามสมการ:

MnO 4 - + อี ® MnO 4 2-

ในเปอร์แมงกานาโตเมตริก สารรีดิวซ์ถูกกำหนดโดยการไตเตรทโดยตรง สารออกซิไดซ์โดยการไตเตรทแบบย้อนกลับ และสารบางชนิดโดยการไทเทรตแบบทดแทน

ไดโครมาโตเมทรี

วิธีการทำงาน: K 2 Cr 2 O 7 .

สามารถเตรียมสารละลายไทเทรตได้โดยใช้ตัวอย่างจำนวนหนึ่งตัน เนื่องจากผลึก K 2 Cr 2 O 7 ตรงตามข้อกำหนดทั้งหมดของมาตรฐานหลัก สารละลายโพแทสเซียมไดโครเมตมีความเสถียรในระหว่างการเก็บรักษา โดยไตเตอร์ของสารละลายยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเป็นเวลานาน

ปฏิกิริยาหลักของวิธีไบโครมาโตเมทรีคือปฏิกิริยาออกซิเดชันกับโพแทสเซียมไบโครเมต

สภาพแวดล้อมที่เป็นกรด:

จุดสมมูลได้รับการแก้ไขโดยใช้ตัวบ่งชี้รีดอกซ์ (ไดฟีนิลามีนและอนุพันธ์ของมัน)

วิธีไบโครมาเมตริกใช้ในการกำหนดสารรีดิวซ์ - การไตเตรทโดยตรง (Fe 2+, U 4+, Sb 3+, Sn 2+), สารออกซิไดซ์ - การไตเตรทแบบย้อนกลับ (Cr 3+) รวมถึงสารประกอบอินทรีย์บางชนิด (เมทานอล กลีเซอรอล)

เทียบเท่าคืออนุภาคจริงหรือตามเงื่อนไขของสาร X ซึ่งในปฏิกิริยากรดเบสหรือปฏิกิริยาการแลกเปลี่ยนที่กำหนดจะเทียบเท่ากับไฮโดรเจนไอออน H + (หนึ่ง OH - ไอออนหรือหน่วยประจุ) และในปฏิกิริยารีดอกซ์นี้จะเทียบเท่ากับอิเล็กตรอนหนึ่งตัว

ปัจจัยความเท่าเทียมกัน feq(X) คือตัวเลขที่แสดงเศษส่วนของอนุภาคจริงหรืออนุภาคทั่วไปของสาร X เทียบเท่ากับไฮโดรเจนไอออนหนึ่งตัวหรืออิเล็กตรอนหนึ่งตัวในปฏิกิริยาที่กำหนด กล่าวคือ เศษส่วนที่เทียบเท่ากับโมเลกุล ไอออน อะตอม หรือหน่วยสูตรของสาร

นอกจากแนวคิดเรื่อง "ปริมาณของสาร" ซึ่งสอดคล้องกับจำนวนโมลแล้ว ยังใช้แนวคิดเรื่องจำนวนเทียบเท่าของสารด้วย

กฎเทียบเท่า: สารจะทำปฏิกิริยาในปริมาณตามสัดส่วนที่เทียบเท่ากัน ถ้าใช้ n(eq 1) ค่าเทียบเท่าโมลของสารชนิดหนึ่ง แล้วจำนวนโมลเทียบเท่ากับสารอีกชนิดหนึ่ง n(เทียบเท่า 2 ) จะต้องใช้ในปฏิกิริยานี้ เช่น

n(อีคิว 1) = n(อีคิว 2) (2.1)

เมื่อทำการคำนวณ ต้องใช้อัตราส่วนต่อไปนี้:

M(½ CaSO 4 ) = 20 + 48 = 68 กรัม/โมล

เทียบเท่ากับปฏิกิริยากรด-เบส

การใช้ตัวอย่างปฏิกิริยาของกรดออร์โธฟอสฟอริกกับอัลคาไลกับการก่อตัวของไดไฮโดร - ไฮโดร - และฟอสเฟตปานกลางให้เราพิจารณาความเทียบเท่าของสาร 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 = นา 2 HPO 4 + 2H 2 O, feq (H 3 PO 4) = 1/2

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

ค่าเทียบเท่า NaOH สอดคล้องกับหน่วยสูตรของสารนี้ เนื่องจากแฟคเตอร์สมมูลของ NaOH เท่ากับ 1 ในสมการปฏิกิริยาที่ 1 อัตราส่วนโมลาร์ของสารตั้งต้นคือ 1:1 ดังนั้นปัจจัยสมมูลคือ H 3 PO 4 ในปฏิกิริยานี้มีค่าเท่ากับ 1 และค่าที่เท่ากันคือหน่วยสูตรของสาร H 3PO4.

ในสมการปฏิกิริยาที่สอง อัตราส่วนโมลของสารตั้งต้น H 3 PO 4 และ NaOH คือ 1:2 เช่น ปัจจัยความเท่าเทียมกัน H 3PO4 เท่ากับ 1/2 และเทียบเท่ากับ 1/2 ส่วนของหน่วยสูตรของสาร H 3PO4.

ในสมการปฏิกิริยาที่สาม ปริมาณของสารตั้งต้นจะสัมพันธ์กันเป็น 1:3 ดังนั้นปัจจัยความเท่าเทียมกัน H 3 PO 4 เท่ากับ 1/3 และเทียบเท่ากับ 1/3 ของหน่วยสูตรของสาร H 3PO4.

ดังนั้น, เทียบเท่าสารขึ้นอยู่กับประเภทของการเปลี่ยนแปลงทางเคมีที่สารนั้นมีส่วนร่วม

ควรให้ความสนใจกับประสิทธิผลของการใช้กฎการเทียบเท่า: การคำนวณปริมาณสัมพันธ์จะง่ายขึ้นเมื่อใช้กฎการเทียบเท่า โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เมื่อดำเนินการคำนวณเหล่านี้ ไม่จำเป็นต้องเขียนสมการที่สมบูรณ์ของปฏิกิริยาเคมีและนำ คำนึงถึงสัมประสิทธิ์ปริมาณสัมพันธ์ เช่น เพื่อการโต้ตอบ หากไม่มีส่วนที่เหลือ 0.25 mol-equiv ของโซเดียมออร์โธฟอสเฟตจะต้องการปริมาณแคลเซียมคลอไรด์ที่เท่ากันเช่น n(1/2CaCl 2 ) = 0.25 โมล

เทียบเท่ากับปฏิกิริยารีดอกซ์

ปัจจัยความเท่าเทียมกันของสารประกอบในปฏิกิริยารีดอกซ์เท่ากับ:

ฉ อีคิว (X) = , (2.5)

ที่ไหน – จำนวนอิเล็กตรอนที่บริจาคหรือเพิ่ม

ในการหาปัจจัยที่เท่ากัน ให้พิจารณาสมการปฏิกิริยาสามสมการที่เกี่ยวข้องกับโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนต:

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 + นา 2 SO 3 + 2NaOH = นา 2 SO 4 + K 2 MnO 4 + นา 2 MnO 4 + H 2 O

เป็นผลให้เราได้รับโครงร่างต่อไปนี้สำหรับการเปลี่ยนแปลง KMnO 4 (รูปที่ 2.1)



ข้าว. 2.1. แผนการแปลง KMnO 4 ในสภาพแวดล้อมต่างๆ

ดังนั้นในปฏิกิริยาแรก f eq (KMnO 4 ) = 1/5 ในวินาที – f eq(กม.4 ) = 1/3 ในส่วนที่สาม – f eq(KMnO 4) = 1

ควรเน้นว่าปัจจัยความเท่าเทียมกันของโพแทสเซียมไดโครเมตที่ทำปฏิกิริยาในฐานะตัวออกซิไดซ์ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดคือ 1/6:

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

ตัวอย่างการแก้ปัญหา

หาค่าความเท่าเทียมกันของอะลูมิเนียมซัลเฟตซึ่งมีปฏิกิริยากับด่าง

สารละลาย. ในกรณีนี้ มีคำตอบที่เป็นไปได้หลายประการ:

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

อัล 2 (SO 4) 3 + 8 KOH (เช่น) = 2 K + 3 K 2 SO 4, f eq (Al 2 (ดังนั้น 4) 3) = 1/8,

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

หาปัจจัยที่เท่ากันของ Fe 3 O 4 และ KCr (SO 4) 2 ในปฏิกิริยาของปฏิกิริยาของเหล็กออกไซด์กับกรดไฮโดรคลอริกส่วนเกินและปฏิกิริยาของเกลือคู่ KCr(SO 4) 2 ด้วยปริมาณสารสัมพันธ์ของ KOH อัลคาไลเพื่อสร้างโครเมียมไฮดรอกไซด์ (สาม).

เฟ 3 O 4 + 8 HC1 = 2 FeСl 3 + FeС1 2 + 4 H 2 O, f eq (เฟ 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

กำหนดปัจจัยความเท่าเทียมกันและมวลโมลาร์ที่เทียบเท่าของออกไซด์ CrO, Cr 2 O 3 และ CrO 3 ในปฏิกิริยากรด-เบส

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

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

โคร 3 – กรดออกไซด์ มันทำปฏิกิริยากับด่าง:

โคร 3 + 2 KOH = K 2 CrO 4 + H 2 O; ฉ อีคิว (CrO 3) = 1/2

มวลโมลาร์ที่เทียบเท่าของออกไซด์ที่พิจารณาจะเท่ากับ:

M เทียบเท่า (CrO) = 68(1/2) = 34 กรัม/โมล

M eq (Cr 2 O 3 ) = 152(1/6) = 25.3 กรัม/โมล

M eq (CrO 3 ) = 100(1/2) = 50 กรัม/โมล

กำหนดปริมาตร 1 โมลเทียบเท่าของ O 2, NH 3 และ H 2 ส ที่หมายเลข ในปฏิกิริยา:

วี eq (O 2) = 22.4 × 1/4 = 5.6 ลิตร

V eq (NH 3) = 22.4 × 1/3 = 7.47 ลิตร - ในปฏิกิริยาแรก

V eq (NH 3) = 22.4 × 1/5 = 4.48 ลิตร - ในปฏิกิริยาที่สอง

ในปฏิกิริยาที่สามของไฮโดรเจนซัลไฟด์ V eq (H 2 S) = 22.4 1/6 = 3.73 ลิตร

โลหะ 0.45 กรัมถูกแทนที่จากกรดด้วยไฮโดรเจน 0.56 ลิตร (n.s.) หามวลโมลาร์ของโลหะที่เทียบเท่า ได้แก่ ออกไซด์ ไฮดรอกไซด์ และซัลเฟต

n eq (Me) = n eq (H 2) = 0.56: (22.4 × 1/2) = 0.05 โมล

M เทียบเท่า (X) = m(Me)/n เทียบเท่า (Me) = 0.45:0.05 = 9 กรัม/โมล

M eq (ฉัน x O y ) = M eq (ฉัน) + M eq(O 2) = 9 + 32× 1/4 = 9 + 8 = 17 กรัม/โมล

M eq (ฉัน(OH) y ) = M eq (ฉัน) + M eq(OH - ) = 9+17 = 26 กรัม/โมล

M eq (ฉัน x (SO 4) y ) = M eq (ฉัน) + M eq (SO 4 2-) = 9 + 96× 1/2 = 57 กรัม/โมล

. คำนวณมวลของโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตที่จำเป็นสำหรับการเกิดออกซิเดชันของโพแทสเซียมซัลไฟต์ 7.9 กรัมในตัวกลางที่เป็นกรดและเป็นกลาง

ฉ ฉ (K 2 ดังนั้น 3 ) = 1/2 (ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดและเป็นกลาง)

M เทียบเท่า (K 2 SO 3) = 158 × 1/2 = 79 กรัม/โมล

n eq (KMnO 4) = n eq (K 2 ดังนั้น 3 ) = 7.9/79 = 0.1 โมล

ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด M equiv (KMnO 4 ) = 158 1/5 = 31.6 กรัม/โมล, m(KMnO 4 ) = 0.1 · 31.6 = 3.16 ก.

ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกลาง M equiv (KMnO 4 ) = 158 1/3 = 52.7 กรัม/โมล, m(KMnO 4 ) = 0.1·52.7 =5.27 ก.

. คำนวณมวลโมลาร์ของโลหะที่เทียบเท่าถ้าออกไซด์ของโลหะนี้มีออกซิเจน 47 เปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนัก

สำหรับการคำนวณ เราเลือกตัวอย่างของโลหะออกไซด์ที่มีน้ำหนัก 100 กรัม จากนั้นมวลของออกซิเจนในออกไซด์คือ 47 กรัม และมวลของโลหะคือ 53 กรัม

ในออกไซด์: n equiv (โลหะ) = n equiv (ออกซิเจน) เพราะฉะนั้น:

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

53:มเทียบเท่า (Me) = 47:(32 1/4) เป็นผลให้เราได้ M equiv (Me) = 9 กรัม/โมล

ปัญหาที่ต้องแก้ไขอย่างอิสระ

2.1.มวลโมลของโลหะที่เทียบเท่าคือ 9 กรัม/โมล คำนวณมวลโมลาร์ที่เทียบเท่ากับไนเตรตและซัลเฟต




2.2.มวลโมลาร์ของคาร์บอเนตที่เทียบเท่ากับโลหะบางชนิดคือ 74 กรัม/โมล หามวลโมลาร์ที่เทียบเท่าของโลหะนี้และออกไซด์ของโลหะนี้

มวลโมลาร์ที่เทียบเท่ากับตัวออกซิไดซ์หรือตัวรีดิวซ์ขึ้นอยู่กับจำนวนอิเล็กตรอนที่รับหรือบริจาคในปฏิกิริยาที่กำหนด และเป็นตัวเลขเท่ากับอัตราส่วนของมวลโมลาร์ของสาร M(X) ต่อจำนวนอิเล็กตรอนที่ยอมรับหรือ ยอมแพ้ (n):

ดังนั้นในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรดจึงลดลงเหลือ Mn 2+:

ดังนั้นมวลโมลที่เทียบเท่ากับ KMnO 4 ในปฏิกิริยานี้คือ

ในสภาพแวดล้อมที่เป็นกรด เป็นกลาง และเป็นด่างเล็กน้อย การลดลงจะเกิดขึ้นที่ MnO 2:

และในกรณีนี้

เส้นโค้งการไตเตรท

ในวิธีการที่กำลังพิจารณา กราฟการไทเทรตจะถูกพล็อตในพิกัด “ศักยภาพของระบบรีดอกซ์ – ปริมาตรของสารละลายการทำงานที่เพิ่ม (หรือระดับของการไทเทรต)”

ลองคำนวณกราฟการไตเตรทสำหรับ 100.0 มล. ของ 0.1 N สารละลาย FeSO 4 0.1 N. KMnO 4 (f eq = 1/5) ในตัวกลางที่เป็นกรดที่ = 1.0 ตามสมการปฏิกิริยา

หลังจากเติมโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตหยดแรกลงไป จะเกิดคู่รีดอกซ์สองคู่ในสารละลาย: /Mn 2+ และ Fe 3+ /Fe 2+ ซึ่งศักยภาพของแต่ละคู่สามารถคำนวณได้โดยใช้สมการ Nerist:

.

ก่อนจุดสมมูล แนะนำให้คำนวณศักยภาพโดยใช้สมการที่สองของสมการเหล่านี้ และหลังจุดสมมูลโดยใช้จุดแรก ปริมาณของสาร Fe 3+ จนถึงจุดสมมูลจะเท่ากับปริมาณของสารเทียบเท่ากับ KMnO 4 ที่เติมเข้าไป

หากคุณเติม FeSO 4 1.0 มล. 0.1 N ลงใน 100.0 มล KMnO 4 (f eq = 1/5) จากนั้นผลของปฏิกิริยาจะเกิดปริมาณสาร Fe 3+ ที่เท่ากันซึ่งความเข้มข้นในสารละลายจะเท่ากับ โมล/ลิตร และความเข้มข้นของไอออน Fe 2+ จะเป็น 0.099 โมล/ลิตร ดังนั้นศักยภาพรีดอกซ์ของสารละลายคือ: . เส้นโค้งการไทเทรตที่เหลือจนถึงจุดสมมูลจะถูกคำนวณในลักษณะเดียวกัน

ที่จุดสมมูล ความเข้มข้นของสารจะคำนวณโดยใช้ค่าคงที่สมดุล

.

ให้เราแสดงความเข้มข้นของสมดุลที่จุดสมมูลเป็น x จากนั้น = 5x และความเข้มข้นของไอออนที่เหลือคือ: = 0.1-5x = = 5(0.02-x) และ = 0.02 – x เราก็ถือว่า = 1 เช่นกัน ค่าคงที่สมดุลหาได้จากค่าศักย์มาตรฐานจากสมการ และ K = 10 62

เมื่อคำนวณเราได้รับ ,

เพราะฉะนั้น, นางสาว; นางสาว.

แล้ว ใน,

a B. ค่า E มีความคลาดเคลื่อนเล็กน้อยสามารถอธิบายได้โดยการปัดเศษเมื่อคำนวณความเข้มข้นของสมดุล

หลังจากจุดสมมูล ส่วนเกินของ KMnO 4 ใน 0.1 มล. เมื่อเจือจางเป็น 100.0 มล. จะสร้างความเข้มข้นของเปอร์แมงกาเนตในสารละลาย และความเข้มข้น = 0.02 โมล/ลิตร ในทางปฏิบัติจะไม่เปลี่ยนแปลงเหมือนกับที่จุดสมมูล การแทนที่ค่าเหล่านี้ลงในสมการที่เป็นไปได้ B หากคุณไตเตรท 1 มล. ศักยภาพจะเท่ากับ 1.49 V เป็นต้น กราฟการไตเตรทของ Fe 2+ ที่มีโพแทสเซียมเปอร์แมงกาเนตแสดงในรูปที่ 1 8.1.

ข้าว. 8.1. กราฟการไทเทรต 100.0 มล. 0.1 N เฟSO4 0.1 น. โซลูชัน KMnO 4

(ฉ อีคิว = 1/5) ที่ = 1.0

ในบริเวณจุดสมมูล เมื่อย้ายจากสารละลายที่มีการไตเตรทต่ำกว่า 0.1% ศักยภาพจะเปลี่ยนแปลงมากกว่า 0.5 V การเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วของศักย์ไฟฟ้าทำให้สามารถใช้การวัดโดยตรงแบบโพเทนชิโอเมตริกหรือตัวบ่งชี้รีดอกซ์ ซึ่งสีจะเปลี่ยนไป เมื่อความเปลี่ยนแปลงที่อาจเกิดขึ้น

ตัวชี้วัด

ในวิธีการรีดอกซ์แบบไทไตรเมทริก จะใช้ตัวบ่งชี้สองประเภท ตัวชี้วัด ประเภทแรกสร้างสารประกอบที่มีสีด้วยสารวิเคราะห์หรือไทแทรนต์ ทำให้เกิดปฏิกิริยาเฉพาะกับพวกมัน ตัวอย่างเช่น ในการวัดไอโอโดเมตริกต่างๆ เมื่อใช้สารละลายไอโอดีนเป็นไทแทรนต์ จุดสมมูลจะถูกกำหนดโดยการปรากฏของไอโอไดด์แป้งสีฟ้า หรือการหายไปเมื่อไทเทรตไอโอดีนด้วยตัวรีดิวซ์ ไอออนไทโอไซยาเนตจะให้สารประกอบสีแดงกับ Fe 3+ แต่เมื่อ Fe 3+ ลดลงเหลือ Fe 2+ จะเกิดการเปลี่ยนสี

ตัวบ่งชี้ประเภทที่สองคือตัวบ่งชี้รีดอกซ์ - สารที่เปลี่ยนสีขึ้นอยู่กับศักยภาพรีดอกซ์ของระบบ ในสารละลายอินดิเคเตอร์รีดอกซ์ มีความสมดุลระหว่างรูปแบบออกซิไดซ์และรูปแบบรีดอกซ์ ซึ่งมีสีต่างกัน ซึ่งจะเปลี่ยนไปเมื่อมีการเปลี่ยนแปลงที่อาจเกิดขึ้น:

ศักยภาพของระบบตัวบ่งชี้สามารถคำนวณได้โดยใช้สมการ Nernst: .

เมื่อพิจารณาว่าการเปลี่ยนแปลงสีของสารละลายจะสังเกตเห็นได้ด้วยตาหากความเข้มข้นของรูปแบบสีใดรูปแบบหนึ่งสูงกว่าความเข้มข้นของรูปแบบอื่นถึง 10 เท่าหรือมากกว่านั้นเราจะได้ช่วงการเปลี่ยนแปลง