Решение.

n(NaOН) 0,04 моль

С(Х) = ———————— = ————— = 0.2 моль/л;

V(раствора NaOН) 0.2 л

 

в) Молярная концентрация эквивалента

Молярное соотношение реагирующих веществ далеко не всегда равно 1:1, оно определяется стехиометрическими коэффициентами в уравнении реакции. Поэтому для удобства расчетов в химии использу­ют понятие – химический эквивалент вещества, дающее возможность выразить количества реагирующих и образующихся веществ одинако­выми числами.

Химический эквивалент —это некая реальная или условная частица, которая может присоединять, высвобождать или быть каким-либо другим образом эквивалентна одному иону водорода в кислот­но-основных реакциях или одному электрону в окислительно-восстановительных реакциях.

Например, в реакции (1):

 

H₂S + NaOH = NaHS + Н₂О

 

эквивалентом сероводорода будет одна молекула H₂S (реальная части­ца), а в реакции (2):

 

H₂S + 2NaOH = Na₂S + 2Н₂О

 

эквивалентом того же вещества будет ½ молекулы H₂S (условная час­тица). Для реакции (3):

 

4Н₂O₂ + H₂S = 4Н₂O + H₂SO₄

 

эквивалентом сероводорода будет ¹/₈ молекулы H₂S (условная части­ца), поскольку

S^-2 – 8 ē = S⁺⁶.

 

Важным обстоятельством является то, что одно и то же вещест­во может иметь несколько эквивалентов. Определить эквивалент можно только исходя из конкретной химической реакции.

Число, обозначающее, какая доля реальной частицы вещества X эквивалентна одному иону водорода в данной кислотно-основной реак­ции или одному электрону в данной окислительно-восстановительной реакции, называется фактором эквивалентности (f_экв.(X)).

Фактор эквивалентности может быть равен или меньше единицы:

f_экв.= 1/z

 

где z – основность кислоты или кислотность основа­ния в данной кислотно-основной реакции, число отданных или приня­тых электронов в окислительно-восстановительных реакциях.

 

В первой реакции f_экв.(H₂S) = 1, во второй реакции f_экв.(H₂S) = ½, в третьей реакции f_экв.(H₂S) = ¹/₈.

В обменных реакциях без участия протона величина z равна суммарному заряду обменивающихся ионов (без учета знака заряда), z – всегда целое положительное число.

В реакции:

 

Al₂(SО₄)₃ + 3Ва(ОН) ₂ = 2Аl(ОН)₃ + 3BaSO₄

z = 2 (число ионов) × 3 (заряд иона) = 6

f_экв.(Al₂(SO₄)₃) = ¹/₆

Поскольку эквивалент является реальной или условной части­цей, то единицей его количества является моль.

Молярная масса эквивалента вещества X равна произведению фактора эквивалентности на молярную массу вещества X. Обозначает­ся M(^l/_z X)

 

M(^l/_z X) = ^l/_z × M(X).

 

Единица молярной массы эквивалента 1 г/моль. Например, мо­лярная масса эквивалента сероводорода в первой реакции равна мо­лярной массе сероводорода и рассчитывается по формуле:

M (l H₂S) = l × M(H₂S) = 1 × 34 г/моль = 34 г/моль;

во второй реакции:

M(½ H₂S) = ½ × M(H₂S) = ½ × 34 г/моль = 17 г/моль;

в третьей реакции:

M(^l/₈ H₂S) = ^l/₈ × M(H₂S) = ^l/₈ × 34 г/моль = 4,25 г/моль.

 

Молярная концентрация эквивалента C(^l/_z X) показывает коли­чество вещества эквивалента (в молях), которое содержится в 1 л раствора. C(^l/_z X) равна отношению количества вещества эквивалента в растворе к объему этого раствора.

 

n(^l/_z Х) m(Х)

С(^l/_z Х) = —————— = ——————————, моль/л.

V(раствора) М(^l/_z Х) × V(раствора)

 

Пример. В водном растворе объемом 0,5 л содержится серная кислота массой 2,45 г. Рассчитать молярную концентрацию эквивален­та раствора серной кислоты, f_экв. (H₂SO₄) = ½.