Закон эквивалентов в объемном анализе

2.6 Закон эквивалентов в объемном анализе

Пользуясь растворами, концентрация растворенного вещества в которых выражена через нормальность С_N, можно на основе закона эквивалентов рассчитать, в каких объемных отношениях должны быть смешаны растворы  веществ Х₁ и Х₂, чтобы эти вещества  прореагировали между собой без остатка.

V(x₁) • C_N(x₁) = V(х₂) • С_N(х₂),             или         V(x₁)/V(х₂) = С_N(х₂)/С_N(x₁).

Объемы растворов реагирующих веществ обратно пропорциональны их молярной концентрации эквивалента (нормальности).  
Произведение объема раствора и молярной концентрации эквивалента вещества равно числу эквивалентов, т.е.  V(Х₁)
• C_N(Х₁) = n_э(Х₁)

Рассмотрим пример: какой объем
0,2 N раствора нитрата серебра потребуется для осаждения хлорид – ионов, которые содержатся  в 100 мл 
0,01N раствора  AICI₃.  Реакция в растворе протекает по уравнению:

AICI₃ + 3AgNO₃ = AI(NO₃)₃ + 3AgCI↓

По закону эквивалентов на n_э (AICI₃)
израсходуется  n_э (AgNO₃).   Так как C_N = n_э / V(у), можно записать:

100мл _* 0,01 экв/л  =  0,2 экв/л _* V(AgNO₃
) мл,  отсюда V(AgNO₃ ) = 5 мл.

Пример. Вычислите молярную концентрацию эквивалента и молярную, моляльную концентрации раствора, в котором массовая доля СuSО₄ равна 10%.
Плотность раствора 1,107 г/мл.

Решение. Вычисления в задаче связаны с пересчетом концентраций из одних единиц в другие.

           1. Определим молярную массу эквивалента (М_э) CuSО₄ :   М_э (CuSО₄) = М• Э  = 159,6 •
1/2 = 79,8 (г/моль).

   
2. Определим C_m (моль/кг)  В растворе с мольной долей  равной 10%, на каждые 10 г CuSО₄ приходится 90 г воды. Отсюда  

              
n (CuSО₄)                  m (CuSО₄)                                   10                     

C_m  = 
—————— = ———————————— = —————— = 0,696 (моль/кг).

              m (H₂O)                  M (CuSО₄) • m (H₂O)              
159,61•0,090

   
3.
Молярная и эквивалентная концентрации связаны с объемом раствора. Поэтому находим объем, который занимают 100 г 10%-ного раствора CuSО₄: 

V(CuSО₄) = m(у)/ρ(у) = 100/1,107 = 90,33 (мл) = 0,0903 (л).

4. Рассчитываем молярную концентрацию раствора С_м  (моль/л):

n (CuSО₄)                    m (CuSО₄)                           10
                              С_м = —————— = —————————— = ——————— = 0,693 (моль/л)

   V(у)                         М (CuSО₄) • V(y)                159 • 0,0903

5. Рассчитываем нормальную концентрацию раствора CuSО₄  
С_N ( моль/л) :

n_э(CuSО₄)                  
m (CuSО₄)                            10

                           С_N = ——————— = ——————————— = ——————— = l,386(моль / л).

              V(v)                M_э (CuSО₄) • V(у)                 
79.8 • 0,09