Стехиометрические законы химии. Пшестанчик В.Р - 29 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ВГУ | Воронеж

Составители: 

Рубрика: 

29
Однако многоосновные кислоты могут взаимодействовать не с полным ,
а лишь с частичным замещением атомов водорода на металл. При этом , как
известно, образуются не средние, а кислые соли. Рассмотрим для примера
реакцию взаимодействия 1 моля трехосновной фосфорной кислоты с зара-
нее заданным количеством гидроксида натрия (3, 2 и 1 моль):
H
3
PO
4
+ 3 NaOH = Na
3
PO
4
+ 3 H
2
O
+ 2 NaOH = Na
2
HPO
4
+ 2 H
2
O
+
1
NaOH = NaH
2
PO
4
+ H
2
O
(хотя « 1 » в качестве стехиометрического коэффициента обычно не ставится ,
здесь мы его поставили, чтобы подчеркнуть, что берется заранее заданное
количество щелочи).
В первом случае количества щелочи достаточно, чтобы все три атома
водорода оказались замещенными натрием . Происходит полная нейтрализа-
ция и образуется средняя соль – фосфат натрия . Во втором случае щелочи
хватает лишь на замещение натрием двух атомов Н , а один остается незаме-
щенным . Образуется кислая соль – гидрофосфат натрия . В третьем случае
щелочи еще меньше, и из трех атомов Н , способных замещаться на металл, в
действительности замещается лишь один , а два остаются незамещенными.
Образуется вторая кислая соль – дигидрофосфат натрия . Таким образом ,
кислые соли можно рассматривать как не до конца нейтрализованную мно-
гоосновную кислоту. Графические формулы рассматриваемых соединений
приведены ниже:
H
H
H
O
PO
O
O
H
H
Na
O
PO
O
O
H
Na
Na
O
PO
O
O
Na
Na
Na
O
PO
O
O
Чтобы перейти от кислой соли к средней , надо добавить еще щелочи.
Но в приведенных трех реакциях эквивалентные массы фосфорной ки-
слоты различны ! В первом случае замещаются все три атома водорода и эк -
вивалентная масса H
3
PO
4
равна 1/3 мольной массы :
1
Э
m (H
3
PO
4
) = 98/3 =
32,67 г/моль. Во втором случае замещены только два атома Н из трех, спо-
собных к замещению , и эквивалентная масса равна половине мольной мас-
сы :
2
Э
m (H
3
PO
4
)= 98/2 = 49 г/моль. В третьем же случае замещен только один
атом Н , и эквивалентная масса фосфорной кислоты в данной реакции совпа-
дает с ее мольной массой :
3
Э
m
(H
3
PO
4
)=98 г/моль. Соответственно, эквива-
лент фосфорной кислоты в этих трех реакциях равен 1/3 моля, 1/2 моля и 1
молю .
Таким образом , эквивалентная масса и эквивалент многоосновной ки-
слоты не всегда определяются ее основностью , т.е. количеством атомов во-
дорода, способных замещаться на металл, а рассчитывается , исходя из коли-
чества атомов Н , фактически замещенных на металл в данной реакции. От-
метим , что формула (4-а) для расчета эквивалентной массы кислоты при
этом сохраняет свой смысл, так как гидрофосфат- анион
−2
4
HPO
формально
двухвалентен, а дигидрофосфат- анион
−
42
POH
– формально одновалентен. 
                                       29

      О днак о м ногоосновныек ислоты м огутвзаим одействоватьнесп олным ,
алиш ь счастичным зам ещ ением атом ов водор оданам еталл. П р иэтом , к ак
из вестно, обр аз ую тся не ср едние, а к ислые соли. Рассм отр им для п р им ер а
р еак цию вз аим одействия 1 м оля тр ехосновной ф осф ор ной к ислоты с з ар а-
неезад анным к оличеством гидр ок сиданатр ия (3, 2 и1 м оль):
      H3PO4 + 3 NaOH = Na3PO4 + 3 H2O
               + 2 NaOH = Na2HPO4 + 2 H2O
               + 1 NaOH = NaH2 PO4 + H2 O
(хотя «1» в к ачествестехиом етр ическ огок оэф ф ициентаобычнонеставится,
з десь м ы его п оставили, чтобы п одчер к нуть, что бер ется з ар анее з аданное
к оличествощ елочи).
      В п ер вом случае к оличества щ елочи достаточно, чтобы все тр и атом а
водор одаок азались зам ещ енным инатр ием . П р оисходит п олная нейтр ализа-
ция и обр азуется ср едняя соль – ф осф ат натр ия. В о втор ом случае щ елочи
хватаетлиш ь назам ещ ениенатр ием двух атом ов Н , аодин остается незам е-
щ енным . О бр аз уется к ислая соль – гидр оф осф ат натр ия. В тр етьем случае
щ елочиещ ем еньш е, ииз тр ех атом ов Н , сп особных з ам ещ аться нам еталл, в
действительности з ам ещ ается лиш ь один, а два остаю тся незам ещ енным и.
О бр азуется втор ая к ислая соль – дигидр оф осф ат натр ия. Т ак им обр азом ,
к ислые соли м ож но р ассм атр ивать к ак не до к онцанейтр ализованную м но-
гоосновную к ислоту. Гр аф ическ ие ф ор м улы р ассм атр иваем ых соединений
п р иведены ниж е:
   H O                 Na O                Na O               Na O
   H O P O H O P O Na O P O Na O P O
   H O                   H O                H O               Na O
Чтобы п ер ейтиотк ислой солик ср едней, надодобавитьещ ещ елочи.
      Н о в п р иведенных тр ех р еак циях эк вивалентные м ассы ф осф ор ной к и-
слоты р азличны! В п ер вом случае зам ещ аю тся всетр иатом аводор одаиэк -
вивалентная м асса H3PO4 р авна 1/3 м ольной м ассы: m1Э (H3PO4) = 98/3 =
32,67 г/м оль. В о втор ом случае з ам ещ ены тольк о два атом а Н из тр ех, сп о-
собных к зам ещ ению , и эк вивалентная м асса р авнап оловине м ольной м ас-
сы: mЭ2 (H3PO4)= 98/2 = 49 г/м оль. В тр етьем ж еслучаез ам ещ ен тольк оодин
атом Н , иэк вивалентная м ассаф осф ор ной к ислоты в данной р еак циисовп а-
дает с ее м ольной м ассой: mЭ3 (H3PO4 )=98 г/м оль. Соответственно, эк вива-
лент ф осф ор ной к ислоты в этих тр ех р еак циях р авен 1/3 м оля, 1/2 м оля и1
м олю .
      Т ак им обр аз ом , эк вивалентная м асса и эк вивалент м ногоосновной к и-
слоты невсегдаоп р еделяю тся ее основностью , т.е. к оличеством атом ов во-
дор ода, с по с о б ных зам ещ аться нам еталл, ар ассчитывается, исходя из к оли-
честваатом ов Н , факт ич е с кизам е щ е нных нам еталлв данной р еак ции. О т-
м етим , что ф ор м ула (4-а) для р асчета эк вивалентной м ассы к ислоты п р и
этом сохр аняет свой см ысл, так к ак гидр оф осф ат-анион HPO24− ф ор м ально
двухвалентен, адигидр оф осф ат-анион H 2 PO −4 –ф ор м альноодновалентен.

Страницы