Закон еквівалентів. Розв’язування задач на застосування закону еквівалентів

Урок 9. Закон еквівалентів. Розв’язування задач на застосування закону еквівалентів

---

Очікувані результати для вчителя:

Очікувані результати для учнівства:

План уроку

1. Мотивація (4 хв.).
2. Закон еквівалентів. Розв’язування розрахункових задач на застосування закону еквівалентів (20 хв.)
3. Практикуємось (18 хв.).
4. Рефлексія (3 хв.).

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: до 4 хв. 

Завдання 1. Пригадайте та доповніть речення.

Еквівалент – реальна або умовна частинка речовини, яка в хімічних реакціях рівноцінна за хімічною дією одному________________ , або_________________________ в кислотно-основних взаємодіях, а в окисно-відновних реакціях – одному____________________

Число, обернене до числа катіонів Гідрогену Н⁺ чи гідроксид-аніонів ОН‾, що беруть участь в_____________________ , або до числа електронів, задіяних  в_______________________ , називають фактором еквівалентності, f_екв.

Еквівалентна маса або________________________ (M_eкв) — це маса одного моль хімічного еквіваленту речовини. Чисельно еквівалентна маса дорівнює добутку___________________________________________або молярний об’єм еквівалента (V_{m екв}) — це об’єм одного моль хімічного еквіваленту газуватої речовини. Як і еквівалентна маса, молярний об’єм еквівалента чисельно дорівнює добутку_________________________________________________________.

Завдання 2. Перегляньте наведені розрахункові формули та, за необхідності, виправте неточності:

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: до 20 хв. 

Чи можна дізнатися, скільки потрібно речовини для хімічного перетворення, не знаючи її точної хімічної формули? Зробити це допомагає знання закону еквівалентів, відповідно до якого кількості речовин еквівалентів учасників хімічної реакції є однаковими: aA + bB = cC + dD

Завдання 3. Виконайте необхідні обчислення та, послуговуючись запропонованими підказками, розв’яжіть розрахункові задачі на застосування закону еквівалентів.

Приклад 3.1. Зробіть необхідні розрахунки та визначте об’єм водню (за н. у.), який виділиться при взаємодії 6,5 г цинку з надлишком розведеної сульфатної кислоти.

Розв’язання:

1. Реакція розчинення цинку в розведеній сульфатній кислоті є окисно-відновним процесом, під час якого цинк піддається окисненню:

Zn⁰ – 2e‾ = Zn⁺², фактор еквіваленту цинку дорівнює______________ .

а катіони Гідрогену – відновленню:

2H⁺¹ + 2e‾ = H₂0, фактор еквіваленту водню дорівнює_____________ .

2. Розрахуємо молярну масу еквіваленту цинку:

M_екв(Zn) = f_екв∙M(Zn) =______________________ .

3. Кількість речовини еквіваленту цинку: 

4. За законом еквівалентів кількість речовини еквівалентів учасників реакції є однаковою:

n_екв(Zn) = n_екв(H₂) =__________________________________ .

5. Молярний об’єм (за н. у.) еквіваленту водню:

V_{m екв}(Н₂) = f_екв∙V_m(за н. у.) =____________________________ .

6. Об’єм водню: V(H₂) = n_екв(Н₂)∙V_{m екв} =_______________________ .

Відповідь: об’єм виділеного водню дорівнює_______________

Приклад 3.2. В основі лабораторного методу добування газуватого хлору лежить реакція окиснення хлороводню у складі концентрованої хлоридної кислоти кристалічним калій перманганатом KMnO₄. Обчисліть масу манган(ІІ) хлориду, який можна добути в результаті такої реакції, якщо об’єм виділеного при цьому хлору склав 33,6 л (за н. у.).

Розв’язання:

1. Реакція добування хлору є окисно-відновним процесом, під час якого Хлор піддається окисненню:

2Cl^-1 – 2e‾ = Cl²0, фактор еквіваленту хлору f_екв(Cl₂) =_____________ ,

а Манган(VII) у складі калій перманганату піддається відновленню з утворення Мангану(ІІ):

Mn⁺⁷ +5e‾ = Mn⁺², фактор еквівалентності Мангану(ІІ), а тому і манган(ІІ) хлориду f_екв(MnCl₂) =___________________________ .

2. Розрахуємо молярний об’єм еквіваленту хлору:

V_{m екв}(Н₂) = f_екв∙V_m(за н. у.) =________________________________ .

3. Кількість речовини еквіваленту хлору дорівнює:

n_еквCl₂=V/V_{m екв}=______________________ .

4. За законом еквівалентів кількість речовини еквівалентів учасників реакції є однаковою:

n_екв(Cl₂) = n_екв(MnCl₂) =_________________________ .

5. Еквівалентна маса манган(ІІ) хлориду дорівнює:

M_екв(MnCl₂) = f_екв∙M(MnCl₂) =________________________________________ .

6. Маса манган(ІІ) хлориду: m(MnCl₂) = n_екв∙M_екв =______________________ .

Відповідь: маса утвореного манган(ІІ) хлориду дорівнює___________.

Іншою сферою застосування закону еквівалентів є виведення хімічної формули складної речовини, адже відповідно до закону сталості складу речовини спііввідношення мас елементів, що утворюють таку сполуку, є сталим та не залежить від способу добування та зберігання її у природі.

 Приклад 3.3. Під час згоряння 4,4 г простої речовини Х в атмосфері кисню утворюється 14,0 г оксиду. Визначте формулу оксиду та елемент Х, проста речовина якого піддається горінню.

Розв’язання:

1. Оксиди – бінарні сполуки, утворені атомами деякого хімічного елемента (в нашому випадку – Х) та Оксигену зі ступенем окиснення «-2». Відповідно до закону збереження маси маса Оксигену у складі утвореного внаслідок згоряння оксиду дорівнює:

m(O) = m(оксиду) – m(X) = 14,0 – 4,4 = 9,6 г.

2. Фактор еквівалентності Оксигену в оксиді становить:

f_екв(O^-2)=1/-2)=1/2

3. Молярна маса еквіваленту Оксигену в оксиді становить:

M_екв(O^-2) = f_екв∙M(O) =_______________________________ ,

а кількість речовини еквіваленту Оксигену:

n_екв(O^-2)=mM_екв=_________________________________ .

4. За законом еквівалентів кількості речовин еквівалентів елементів, що утворюють складу сполуку є однаковими:

n_екв(O^-2)=n_екв(Х)=___________________________________ .

5. За відомими масою та кількістю речовини еквіваленту розрахуємо еквівалентну масу невідомого елемента Х:

6. Підставляємо можливі значення фактору еквівалентності Х в оксиді та порівнюємо отримані молярні маси невідомого елемента з відносними атомними масами елементів у Періодичній таблиці:

fекв(Х)	1	¹/₂	¹/₃	¹/₄
M(X)
елемент Х
формула оксиду

Відповідь: невідомий елемент -_____________________ , а формула утвореного оксиду -______________________ .

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: до 18 хв. 

Виконуємо вправи і завдання. 

3. 1. В основі одного з лабораторних методів якісного визначення вмісту альдегіду лежить реакція «срібного дзеркала», у процесі якої амоніачний розчин аргентум(І) оксиду (реактив Толленса) відновлюється з утворенням металічного срібла, що і створює яскравий зовнішній ефект реакції – перетворення хімічної посудини на справжнє дзеркало.

• 3.1.1. Складіть рівняння реакції «срібного дзеркала», під час перебігу якої метаналь СН₂О перетворюється на вуглекислий газ та воду. Обчисліть кількість речовини еквіваленту метаналю масою 8,0 г.

• 3.1.2. Розрахуйте максимальну масу срібла, яку можна утворити на поверхні хімічної посудини під час окиснення указаної вище кількості метаналю.

• 3.1.3. Обчисліть об’єм виділеного при цьому вуглекислого газу (за н. у.).

• 3.2. Крізь вапняну воду, що містить кальцій гідроксид масою 14,8 г, пропустили надлишок сульфур(IV) оксиду (сірчистий газ). Обчисліть об’єм (за н. у.) поглинутого при цьому сірчистого газу.

Зверніть увагу! У надлишку кислоти у процесі перебігу кислотно-основних взаємодій слід очікувати утворення кислої солі.

• 3.3. Хлорид деякого d-елемента Х набув широкого застосування в органічному синтезі, наприклад, при створенні каталізаторів полімеризації ненасичених вуглеводнів, алкілування ароматичних сполук тощо. Визначте невідомий елемент Х, якщо для утворення 7,60 г його хлориду прямою взаємодією простих речовин витрачається 5,68 г хлору.

---

Дружня порада для вчителя

Тривалість: до 3 хв. 

Прийом має на меті проаналізувати разом з учнями результат роботи на уроці. Якщо окремі питання чи вправи виявилися складними для сприйняття, скорегувати разом з дитиною траєкторію подальшого вивчення теми

Пригадайте, яку мету ви ставили собі на початку уроку. Чи досягнута вона?

• Якщо мету не досягнуто, подумайте, що завадило, що потрібно ще зробити, щоб досягнути мети.
• Якщо мета досягнута, поміркуйте, в якому напрямку рухатиметеся далі. Яку найближчу мету плануєте досягти?

---

1. Для усунення накипу в чайнику у побуті ви використовуєте лимонну кислоту (C₆H₈O₇). Накип – вапняний наліт – переважно складається з кальцій карбонату CaCO₃. Знаючи, що лимонна кислота є трьохосновною кислотою, а процес розчинення нею кальцій карбонату супроводжується повною її нейтралізацією, розрахуйте мінімальну масу кислоти, що потрібна для розчинення 10 г накипу.
2. Розв’яжіть задачі:
   • а) визначте масу алюмінію, в результаті розчинення якого в розчині хлоридної кислоти виділяється 0,1 моль водню;
   • б) який об’єм кисню (за н. у.) витрачається при спалюванні 7,2 г магнію?
3. Навички розв’язування розрахункових задач на обчислення за хімічним рівнянням ви почали формувати ще у 8-му класі. Складіть діаграму Венна, на якій порівняйте підходи до розв’язування таких задач із застосуванням закону еквівалентів та без нього.

Урок 9. Закон еквівалентів. Розв’язування задач на застосування закону еквівалентів

Робочий аркуш учнівства

---

Очікувані результати для учнівства:

План уроку

1. Мотивація (4 хв.).
2. Закон еквівалентів. Розв’язування розрахункових задач на застосування закону еквівалентів (20 хв.)
3. Практикуємось (18 хв.).
4. Рефлексія (3 хв.).

---

Завдання 1. Пригадайте та доповніть речення.

Еквівалент – реальна або умовна частинка речовини, яка в хімічних реакціях рівноцінна за хімічною дією одному________________ , або_________________________ в кислотно-основних взаємодіях, а в окисно-відновних реакціях – одному____________________

Число, обернене до числа катіонів Гідрогену Н⁺ чи гідроксид-аніонів ОН‾, що беруть участь в_____________________ , або до числа електронів, задіяних  в_______________________ , називають фактором еквівалентності, f_екв.

Еквівалентна маса або________________________ (M_eкв) — це маса одного моль хімічного еквіваленту речовини. Чисельно еквівалентна маса дорівнює добутку___________________________________________або молярний об’єм еквівалента (V_{m екв}) — це об’єм одного моль хімічного еквіваленту газуватої речовини. Як і еквівалентна маса, молярний об’єм еквівалента чисельно дорівнює добутку_________________________________________________________.

Завдання 2. Перегляньте наведені розрахункові формули та, за необхідності, виправте неточності:

---

Чи можна дізнатися, скільки потрібно речовини для хімічного перетворення, не знаючи її точної хімічної формули? Зробити це допомагає знання закону еквівалентів, відповідно до якого кількості речовин еквівалентів учасників хімічної реакції є однаковими: aA + bB = cC + dD

Завдання 3. Виконайте необхідні обчислення та, послуговуючись запропонованими підказками, розв’яжіть розрахункові задачі на застосування закону еквівалентів.

Приклад 3.1. Зробіть необхідні розрахунки та визначте об’єм водню (за н. у.), який виділиться при взаємодії 6,5 г цинку з надлишком розведеної сульфатної кислоти.

Розв’язання:

1. Реакція розчинення цинку в розведеній сульфатній кислоті є окисно-відновним процесом, під час якого цинк піддається окисненню:

Zn⁰ – 2e‾ = Zn⁺², фактор еквіваленту цинку дорівнює______________ .

а катіони Гідрогену – відновленню:

2H⁺¹ + 2e‾ = H₂0, фактор еквіваленту водню дорівнює_____________ .

2. Розрахуємо молярну масу еквіваленту цинку:

M_екв(Zn) = f_екв∙M(Zn) =______________________ .

3. Кількість речовини еквіваленту цинку: 

4. За законом еквівалентів кількість речовини еквівалентів учасників реакції є однаковою:

n_екв(Zn) = n_екв(H₂) =__________________________________ .

5. Молярний об’єм (за н. у.) еквіваленту водню:

V_{m екв}(Н₂) = f_екв∙V_m(за н. у.) =____________________________ .

6. Об’єм водню: V(H₂) = n_екв(Н₂)∙V_{m екв} =_______________________ .

Відповідь: об’єм виділеного водню дорівнює_______________

Приклад 3.2. В основі лабораторного методу добування газуватого хлору лежить реакція окиснення хлороводню у складі концентрованої хлоридної кислоти кристалічним калій перманганатом KMnO₄. Обчисліть масу манган(ІІ) хлориду, який можна добути в результаті такої реакції, якщо об’єм виділеного при цьому хлору склав 33,6 л (за н. у.).

Розв’язання:

1. Реакція добування хлору є окисно-відновним процесом, під час якого Хлор піддається окисненню:

2Cl^-1 – 2e‾ = Cl²0, фактор еквіваленту хлору f_екв(Cl₂) =_____________ ,

а Манган(VII) у складі калій перманганату піддається відновленню з утворення Мангану(ІІ):

Mn⁺⁷ +5e‾ = Mn⁺², фактор еквівалентності Мангану(ІІ), а тому і манган(ІІ) хлориду f_екв(MnCl₂) =___________________________ .

2. Розрахуємо молярний об’єм еквіваленту хлору:

V_{m екв}(Н₂) = f_екв∙V_m(за н. у.) =________________________________ .

3. Кількість речовини еквіваленту хлору дорівнює:

n_еквCl₂=V/V_{m екв}=______________________ .

4. За законом еквівалентів кількість речовини еквівалентів учасників реакції є однаковою:

n_екв(Cl₂) = n_екв(MnCl₂) =_________________________ .

5. Еквівалентна маса манган(ІІ) хлориду дорівнює:

M_екв(MnCl₂) = f_екв∙M(MnCl₂) =________________________________________ .

6. Маса манган(ІІ) хлориду: m(MnCl₂) = n_екв∙M_екв =______________________ .

Відповідь: маса утвореного манган(ІІ) хлориду дорівнює___________.

Іншою сферою застосування закону еквівалентів є виведення хімічної формули складної речовини, адже відповідно до закону сталості складу речовини спііввідношення мас елементів, що утворюють таку сполуку, є сталим та не залежить від способу добування та зберігання її у природі.

 Приклад 3.3. Під час згоряння 4,4 г простої речовини Х в атмосфері кисню утворюється 14,0 г оксиду. Визначте формулу оксиду та елемент Х, проста речовина якого піддається горінню.

Розв’язання:

1. Оксиди – бінарні сполуки, утворені атомами деякого хімічного елемента (в нашому випадку – Х) та Оксигену зі ступенем окиснення «-2». Відповідно до закону збереження маси маса Оксигену у складі утвореного внаслідок згоряння оксиду дорівнює:

m(O) = m(оксиду) – m(X) = 14,0 – 4,4 = 9,6 г.

2. Фактор еквівалентності Оксигену в оксиді становить:

f_екв(O^-2)=1/-2)=1/2

3. Молярна маса еквіваленту Оксигену в оксиді становить:

M_екв(O^-2) = f_екв∙M(O) =_______________________________ ,

а кількість речовини еквіваленту Оксигену:

n_екв(O^-2)=mM_екв=_________________________________ .

4. За законом еквівалентів кількості речовин еквівалентів елементів, що утворюють складу сполуку є однаковими:

n_екв(O^-2)=n_екв(Х)=___________________________________ .

5. За відомими масою та кількістю речовини еквіваленту розрахуємо еквівалентну масу невідомого елемента Х:

6. Підставляємо можливі значення фактору еквівалентності Х в оксиді та порівнюємо отримані молярні маси невідомого елемента з відносними атомними масами елементів у Періодичній таблиці:

fекв(Х)	1	¹/₂	¹/₃	¹/₄
M(X)
елемент Х
формула оксиду

Відповідь: невідомий елемент -_____________________ , а формула утвореного оксиду -______________________ .

---

3. 1. В основі одного з лабораторних методів якісного визначення вмісту альдегіду лежить реакція «срібного дзеркала», у процесі якої амоніачний розчин аргентум(І) оксиду (реактив Толленса) відновлюється з утворенням металічного срібла, що і створює яскравий зовнішній ефект реакції – перетворення хімічної посудини на справжнє дзеркало.

• 3.1.1. Складіть рівняння реакції «срібного дзеркала», під час перебігу якої метаналь СН₂О перетворюється на вуглекислий газ та воду. Обчисліть кількість речовини еквіваленту метаналю масою 8,0 г.

• 3.1.2. Розрахуйте максимальну масу срібла, яку можна утворити на поверхні хімічної посудини під час окиснення указаної вище кількості метаналю.

• 3.1.3. Обчисліть об’єм виділеного при цьому вуглекислого газу (за н. у.).

• 3.2. Крізь вапняну воду, що містить кальцій гідроксид масою 14,8 г, пропустили надлишок сульфур(IV) оксиду (сірчистий газ). Обчисліть об’єм (за н. у.) поглинутого при цьому сірчистого газу.

Зверніть увагу! У надлишку кислоти у процесі перебігу кислотно-основних взаємодій слід очікувати утворення кислої солі.

• 3.3. Хлорид деякого d-елемента Х набув широкого застосування в органічному синтезі, наприклад, при створенні каталізаторів полімеризації ненасичених вуглеводнів, алкілування ароматичних сполук тощо. Визначте невідомий елемент Х, якщо для утворення 7,60 г його хлориду прямою взаємодією простих речовин витрачається 5,68 г хлору.

---

Пригадайте, яку мету ви ставили собі на початку уроку. Чи досягнута вона?

• Якщо мету не досягнуто, подумайте, що завадило, що потрібно ще зробити, щоб досягнути мети.
• Якщо мета досягнута, поміркуйте, в якому напрямку рухатиметеся далі. Яку найближчу мету плануєте досягти?

______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

---

1. Для усунення накипу в чайнику у побуті ви використовуєте лимонну кислоту (C₆H₈O₇). Накип – вапняний наліт – переважно складається з кальцій карбонату CaCO₃. Знаючи, що лимонна кислота є трьохосновною кислотою, а процес розчинення нею кальцій карбонату супроводжується повною її нейтралізацією, розрахуйте мінімальну масу кислоти, що потрібна для розчинення 10 г накипу.
2. Розв’яжіть задачі:
   • а) визначте масу алюмінію, в результаті розчинення якого в розчині хлоридної кислоти виділяється 0,1 моль водню;
   • б) який об’єм кисню (за н. у.) витрачається при спалюванні 7,2 г магнію?
3. Навички розв’язування розрахункових задач на обчислення за хімічним рівнянням ви почали формувати ще у 8-му класі. Складіть діаграму Венна, на якій порівняйте підходи до розв’язування таких задач із застосуванням закону еквівалентів та без нього.

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________