克當量
在化學反應中,參加反應的各反應物之間的克當量數應彼此相等。在沒有氧化和還原的反應中,一摩爾質量氫原子(1.0079克)被采用做為參考的標準準,于是一種物質的克當量定義為它與任何化合物中一摩爾質量氫原子反應的重量。在反應
Ag2SO4+2HCl=2AgCl(固)+H2SO4
中,一摩爾Ag2SO4包含兩個當量,因為它的一摩爾與兩摩爾HCl反應。Ag2SO4的克當量為
311.8克/摩爾×1摩爾/2當量=15.59克/當量
用通式表示應為
克當量=1摩爾質量的物質/n
或 n=1摩爾質量的物質/克當量
在非氧化一還原反應中,n為反應中得失H+數,亦即該反應物的當量數。
在下面反應中一摩爾FeCl3是三個當量
FeCl3+3AgNO3=3AgCl(固)+Fe(NO3)3
因為一摩爾FeCl3與三摩爾AgNO3反應,而這些AgNO3可將與三摩爾HCl反應。如果反應不包括含氫化合物,可以照此類推。
在酸-反應中,有時不是所有有效氫原子都反應,在這種情況下,底爾的的當量數決定于參加反應的氫原子數。例如一摩爾H3PO4分別與一摩爾和二摩爾NaOH反應時,則每摩爾的當量數分別為一和二。
在氧化一還原反應中,每摩爾氧化劑或還原劑的當量數,應當是氧化劑或還原劑氧化數的升高或氧化劑或還原劑降低值。在下面反應中
Zn(固)+2HCl=ZnCl2+H2(氣)
二摩爾氯化氫與一摩爾鋅反應,氯化氫里的氫原子的氧化態(tài)從+1變到0,其氧化數的降低值為1,每摩爾HCl的當量數為1。所以在氧化-還原反應中一種物質的氧化數改變?yōu)?個單位值時定義為一當量。其通式可以寫為
E=1摩爾質量的氧化劑或還原劑/n
或 n=1摩爾質量的氧化劑或還原劑/E
式中E為氧化還原克當量,n為氧化劑或還原劑的氧化數變化值,亦即氧化劑或還原劑的毎摩爾當量數。在下面反應中,
FeCl3+HI=FeCl2 +1/2I2+HCl
氯化鐵被還原為氯化亞鐵,Fe的氧化態(tài)由+3改變?yōu)椋?,亦即FeCl3每摩爾當量數為1。應當指出,由于氧化還原反應是很復雜的反應,只能根據確定的反應式才能確定。該反應中氧化劑或還原劑每摩爾的當量數例如在硫代硫酸鹽離子被碘氧化的反應中,
2S2O32-+I2=S4O62-+2I-
硫的氧化態(tài)從+2改變?yōu)椋?·1/2。,硫的氧化數變化值為0.5。每摩爾S4O62-中含有4個硫原子,該氧化劑的當量數應為4×0.5=2。應當重新強調,不能專定一種物質的當量,除非所涉及的反應也同樣被專定。
濃度
很多化學反應是在溶液中進行的,研究這類反應,必須知道溶液的濃度。溶液的性質與濃度有密切關系。因此,如何表示濃度對研究溶液有著重要的意義。表示溶液濃度的方法有很很多,我們只談幾種最常用的容量濃度表示方法。
容量濃度表明每升溶液中溶質的量。如如果所表明的是每千克溶液中溶質的量,叫重量濃度,它經常用于物理化學中,我們這里暫不討論。通常不加容量或重量字樣的就是指的容量濃度。
摩爾濃度、式量濃度和當量濃度都是容量濃度,其意義如下:
(一)摩爾濃度 在一升溶液中所含溶質的摩爾數(克分子數),叫做摩爾濃度,符號為M。在某些分析化學教材和文獻資料中,還經常使用式量濃度(符號為F)。式量濃度是指1升溶液中所含溶質的克式量數。如果克式量用摩爾來表述時,這兩種濃度的函義是一致的,但是,在實際應用中卻有區(qū)別。在溶液平衡中,為了避免溶液中離子或分子的起始濃度和達到平衡后的濃度之間的混淆,我們常用摩爾濃度表示化學反應中的平衡濃度,用式量濃度表示制備溶液的總濃度(分析濃度)。例如,NaHSO4的式量為120,如果一升溶液中溶有12克的NaHSO4,則該溶液的總濃度為0.1F。由于NaHSO4是強電解質,在溶液中全部離解為Na+和HSO4-,而HSO4-又部分離解為H+和SO4-,當到達平衡時其反應式為
NaHSO4→Na++HSO4-(?H++SO4-)
因此,在溶液中,Na+的平衡濃度為0.1M;H+和SO4-的平衡濃度從實驗測得為0.034M,HSO4-的平衡濃度則為0.1-0.034=0.066M。
(二)當量濃度 在每升溶液中所含溶質的克當量數,叫做當量濃度,符號為M。正如前面所指出的,任何一種物質的當量,決定于該物質所參加的具體化學反應。因此,在計算一種溶液的當量濃度時,我們必須了解該溶液中有關物質所參加的反應,否則,對當量或當量濃度的計算就會發(fā)生混亂。
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