Что означает запись 3co2
Кубок главы по химии 2014. Очный этап. 8 класс. Решение
КУБОК ГЛАВЫ ПО ХИМИИ 2014. ОЧНЫЙ ЭТАП. 8 КЛАСС. РЕШЕНИЕ.
Задание № 1. Тест. ЗА КАЖДЫЙ ВЕРНЫЙ ОТВЕТ – 2 БАЛЛА. МАХ : 20 БАЛЛОВ.
1) четыре атома кислорода 2) четыре молекулы углерода
3) четыре молекулы углекислого газа 4) восемь молекул кислорода
1) 5; 2) 7; 3) 15; 4) 10; 5) 13; 6) 6; 7) 0.
3. Относительная атомная масса серы:
1) 32 г/моль 2) 32 3) 16 4) 16 г/моль 5) 8 г/ моль 6) 8
4. Формула молекулы вещества, которая состоит из трех атомов калия,
одного атома фосфора и четырех атомов кислорода:
5. Молекула сернистого газа состоит из одного атома серы и двух атомов
кислорода. Какова формула сернистого газа?
1) SCl2 2) SO3 3) SO2 4) H2S 5) СО2
6. Распределите вещества на простые (А) и сложные (Б).
ЕСЛИ ВЕРНО ЧАСТИЧНО, ТО
ЗА КАЖДЫЙ ВЕРНЫЙ ОТВЕТ
Формула вещества: А) BaSO4 Б) HNO3 В) CuCl2 Г) Al2(SO4)3
8. Число твердых при обычных условиях неметаллов среди перечисленных веществ: Ne, S, Cl2, O2, I2, P, He, равно:
1) 2 ; 2) 3; 3) 4; 4) 8; 5) 13; 6) 6; 8) 0
ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ – 2.
9. Резкий запах имеет: 1) медь 2) бром 3) водород 4) азот 5) вода
ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ – 2.
10. К аллотропным модификациям углерода не относится:
1) алмаз 2) карбин 3) углекислый газ 4) графит
ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ – 3.
Задание № 2. ( МАХ 10 БАЛЛОВ!) В качестве топлива для космических кораблей в определённый период времени использовался гидразин (формула: N2H4 ). В качестве окислителя применялся жидкий кислород.
Вопрос 1. Напишите уравнение горения гидразина в кислороде, если известно, что одним из продуктов горения является простое вещество.
ЗА ППРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ – 2 БАЛЛА. ЗА ЧАСТИЧНО ВЕРНЫЙ ОТВЕТ ДО 1 БАЛЛА.
Вопрос 2. Какой объём ( в м3 ) газов (если считать все образующиеся продукты горения газами) образуется (в пересчёте на н. у.), если сжигать 320 кг гидразина?
320 кг – 320000 грамм.
Количество вещества гидразина: 320000 г : 32 г / моль = 10000 моль
1 моль гидразина при горении образуют 3 * 22,4 = 67,2 литра газов
ЗА ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ – 2 БАЛЛА. ЕСЛИ РЕШЕНИЕ ЧАСТИЧНО ВЕРНОЕ, ТО ЗА КАЖДОЕ ВЕРНОЕ ДЕЙСТВИЕ 0,5 БАЛЛОВ (НО НЕ БОЛЕЕ 2 БАЛЛОВ). ЗА ВЕРНЫЕ РАССУЖДЕНИЯ, НО ОШИБОЧНЫЕ ЧИСЛА – НЕ БОЛЕЕ 1 БАЛЛА.
ИНЫЕ РАССУЖДЕНИЯ, ПРИВОДЯЩИЕ К ВЕРНОМУ РЕЗУЛЬТАТУ, ОЦЕНИВАЮТСЯ ПО МАКСИМУМУ!
Вопрос 3. На определённом этапе развития ракетно-космической техники была сделана попытка использовать ( в качестве окислителя гидразина) оксид азота (V). Напишите уравнение реакции горения гидразина в оксиде азота, если образуются всего два продукта, один из которых – сложное вещество.
ЗА ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ – 2 БАЛЛА. ЕСЛИ УКАЗАНЫ ПРОДУКТЫ, НО НЕТ КОЭФФИЦИЕНТОВ 0,5 БАЛЛА.
Вопрос 4. В ряде ракетно-технических разработок в качестве окислителя для космических ракет предлагалась, безводная азотная кислота (формула НNO3). Но безводная азотная кислота способна взрываться, а потому (и по ряду других причин) широкого применения в ракетной технике не нашла. Какова массовая доля кислорода в азотной кислоте?
Молярная масса азотной кислоты: 63 г / моль
Массовая доля азота: 16 * 3 / 63 = 0, 762 или 76, 2 %.
Вопрос 5. В некоторых авиационно-космических комплексах предполагалось для повышения тяги реактивных двигателей применять озонированный кислород, в котором гидразин сгорает заметно быстрее. Какова объёмная доля озона в озонированном кислороде, если 22,4 л ( н. у.) такого озонированного кислорода (при н. у.) имеет массу 33,6 грамм?
Тогда молярная масса газовой смеси – 33, 6 г / моль.
Возьмем 1 моль смеси кислорода и озона.
Пусть кислорода в этой смеси Х моль; Тогда озона (1-Х) моль.
Запишем уравнение: 32 Х + 48 (1-Х) = 33, 6
Х = 0,9 ; соответственно ( 1-Х) = 0,1
Мольная доля озона равна объёмной доли, а именно 0,1 или 10 %.
ЗА ПРАВИЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ – 2 БАЛЛА
ЗА ЛЮБОЕ ИНОЕ, НО ПРАВИЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ ТАКЖЕ – 2 БАЛЛА.
ЗА КАЖДОЕ ВЕРНОЕ СУЖДЕНИЕ – 0,5 БАЛЛОВ.
НО ЕСЛИ НЕТ ВЕРНОГО РЕШЕНИЯ – НЕ БОЛЕЕ 1,5 БАЛЛОВ.
Задание № 3. (МАХ 10 БАЛЛОВ!) Особое значение для благополучия космонавтов имеет состав атмосферы на борту. Важно, чтобы в составе воздуха не было превышения вредных для здоровья веществ (топлива в том числе). Для оценки уровня загрязнения воздуха тем или иным вредным веществом используют такую характеристику как ПДК (предельно допустимая концентрация). Превышение ПДК не допустимо.
Найдём объём сегмента V = 3,14 * 3 2 * 10 = 282, 6 м3
0,198 г или 198 мг делим на объём помещения:
198 мг / 282, 6 = 0, 70 мг / м3
0, 70 > 0, 35 Значит превышен! 0, 70 : 0, 35 = 2 Превышен в два раза.
ЗА ПРАВИЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ – 2 БАЛЛА
ЗА ЛЮБОЕ ИНОЕ, НО ПРАВИЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ ТАКЖЕ – 2 БАЛЛА.
ЗА КАЖДОЕ ВЕРНОЕ СУЖДЕНИЕ – 0,5 БАЛЛОВ.
НО ЕСЛИ НЕТ ВЕРНОГО РЕШЕНИЯ – НЕ БОЛЕЕ 1,5 БАЛЛОВ.
Вопрос 2. Для улавливания избытка углекислого газа на орбитальном комплексе может и регенерации кислорода может применяться смесь пероксида и надпероксида калия. Схема процесса: K2O2 + KO2 + CO2 = K2CO3 + O2 Подберите коэффициенты в этом уравнении таким образом, чтобы вместо поглощённого объёма углекислого газа выделялся равный объём кислорода.
ЗА ПРАВИЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ – 2 БАЛЛА
ЗА ПРАВИЛЬЫЕ КОЭФФИЦИЕНТЫ, НО НЕ ВЫПОЛЕНЯЮЩИЕ УСЛОВИЕ ЗАДАЧИ – О,5 БАЛЛОВ
2,6808 грамм – это 2680,8 мг.
Если ПДК превышен в 2 раза,
следовательно содержание паров керосина составляет 10 мг / м3
Найдём объём жилого сегмента: 2680,8 / 10 = 268,08 м3
ЗА ПРАВИЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ – 2 БАЛЛА
ЗА ЛЮБОЕ ИНОЕ, НО ПРАВИЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ ТАКЖЕ – 2 БАЛЛА.
ЗА КАЖДОЕ ВЕРНОЕ СУЖДЕНИЕ – 0,5 БАЛЛОВ.
НО ЕСЛИ НЕТ ВЕРНОГО РЕШЕНИЯ – НЕ БОЛЕЕ 1,5 БАЛЛОВ.
Какую массу бериллия ( в тоннах) надо сжечь, чтобы получить 45000000 килокалорий теплоты?
Масса бериллия: 1 кг * 45000000 килокалорий / 15000 килокалорий = 3000 кг или 3 тонны.
ЗА ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ – 2 БАЛЛА. ЗА ПРАВИЛЬНЫЕ РАССУЖДЕНИЯ, НЕ ПРИВОДЯЩИЕ К ПРАВИЛЬНОМУ ОТВЕТУ, НЕ БОЛЕЕ 1 БАЛЛА.
Вопрос 5. Для защиты органов дыхания от токсичных веществ кислотной природы техперсонал Байконура применял марлевые повязки пропитанные раствором пищевой соды (Формула: NaHCO3). Марлевые повязки пропитывают 5% раствором пищевой соды. Сколько грамм такого раствора можно получить, если у Вас в распоряжении только 2 моль NaHCO3 и 950 грамм воды?
Масса пищевой соды 2 * 84 = 168 грамм.
В 95 грамм воды растворяют 5 грамм пищевой соды
В 950 грамм воды растворяют Х г грамм соды.
Масса соды необходимая для получения 5 % раствора с использованием 950 грамм воды составляет 50 грамм.
Это значит, что имеется избыток пищевой соды.
Масса 5 % раствора, которую можно получить, составляет 1000 грамм.
ЗА ПРАВИЛЬНЫЙ ОТВЕТ – 2 БАЛЛА. ЗА ПРАВИЛЬНЫЕ РАССУЖДЕНИЯ, НЕ ПРИВОДЯЩИЕ К ПРАВИЛЬНОМУ ОТВЕТУ, НЕ БОЛЕЕ 1 БАЛЛА.
ЗА ЛЮБОЕ ИНОЕ, НО ПРАВИЛЬНОЕ РЕШЕНИЕ ТАКЖЕ – 2 БАЛЛА.
Химия
Именная карта банка для детей
с крутым дизайном, +200 бонусов
Закажи свою собственную карту банка и получи бонусы
План урока:
Химическая формула
В этом разделе мы будем учиться составлять, читать химические слова, точнее на языке химии – формулы. Периодическая система служит алфавитом, она содержит 126 «букв». Но в ней содержатся только названия и символы элементов, но как они читаются не обозначено. Ниже приведены название и произношение наиболее употребляемых химических элементов.
Например, самый лёгкий элемент – водород, но его символ читается как АШ. Кислород читаем – О. Медь – купрум.
Как записать и прочитать с чего состоит соединение, чтобы нас могли понять не только русскоговорящие, но и те, кто говорит на другом языке? Помогут нам в этом символы, а также индексы.
H 2 SO 4 – зелёным цветом выделены индексы – маленькая цифра, которая записывается справа от символа. Он служит показателем количественного состава.
H 2 SO 4 – красным выделены знаки элементов, они указывают качественный состав.
Рассмотрим примеры составления формул, используя условные обозначения на рисунке.
Коэффициент записывается всегда в начале формулы и никогда не ставится в середину. С его помощью мы узнаём количество молекул, либо свободных атомов. Например, запись 6SiCl4 читаем как: шесть молекул хлорида кремния, 3H2S– 3 молекулы сероводорода.
Массовая характеристика вещества
Относительная атомная масса (ОАМ)
Атомы отличаются между собой количеством протонов и электронов. Логично будет предположить, что отличие также будет в размере и массе частиц.
Атом очень мал, что его невозможно увидеть невооружённым глазом. Так, если представить в числах размер Углерода, то его радиус r = 1.5∙10 −10 м и масса m = 19.94∙10 −27 кг. Эти параметры достаточно сложно представить. Но если, к примеру, прочертить простым карандашом (стержень карандаша в химии это графит – одна из аллотропных форм Углерода) отрезок длиной 3 см. В данном отрезке будет содержаться около 1 млн. в ширину и 100 млн. атомов Углерода в длину.
Иными словами, «всё познаётся в сравнении». Эталоном является двенадцатая часть атома Углерода. А ОАМ показывает ВО СКОЛЬКО РАЗ отличается масса элемента от эталона. Иначе можно объяснить: образцом сравнения является корзина, в которой содержится 12 яблок. Вся остальная численность, которая может содержаться в других корзинах (это может быть 10, 15, 5) будет сравниваться во сколько раз больше или меньше.
Закономерно также возникает вопрос, а какую размерность имеет ОАМ: граммы, миллиграммы? Поскольку это число, которое указывает сравнение, то это будет безразмерная величина.
Например: Ar(Mg) = 24,305
Относительная молекулярная масса (ОММ)
Вычисляют ОММ (Mr) путём сложения Ar каждого элемента, которые входят в состав молекулы с учётом их индексов.
Здесь нам на помощь придут математические знания, а именно правила сложения, умножения и внимательное раскрытие скобок.
Определим ОММ, например:
Mr(H2S) = 2∙Ar(H) + Ar(S) = 2 ∙ 1 + 32 = 34
Так как в состав молекулы H2S входит 2 атома водорода, мы это учитываем выражением 2∙Ar(H) и один атом Серы Ar(S). В периодической таблице берём округлённое значение массы Н (1,00797
32) и путём сложения вычисляем Mr(H2S).
Mr (Ca(OH)2) = Ar(Ca) + 2∙Ar(O) + 2∙Ar(H) = 40 + 2 ∙ 16 + 2 ∙ 1 = 74
Эта формула читается как кальций-о-аш-дважды. Что означает индекс два за скобками? Он показывает, что количество атомов H и O равно 2. Это будет равносильно, если раскрыть скобки и написать так: СаО2Н2.
Mr(Ca3(PO4)2) = 3∙Ar(Ca) + 2∙Ar(P) + 8∙Ar(O) = 3 ∙ 40 + 2 ∙31 + 8 ∙ 16 = 310
Кальций-три-пе-о-четыре-дважды. В состав данного вещества входит 3 атома Кальция, два атома Фосфора (индекс 2 относится и к Фосфору и к Кислороду) и 8 атомов Кислорода (2 ∙ 4 = 8). Или, раскрыв скобки Са3Р2О8.
7 молекул угольной кислоты 7 ∙ Н2СО3
Mr (7 ∙ H2CO3) = 7 ∙ (2 ∙ Ar(H) + Ar(C) + 3 ∙ Ar(O)) = 14 ∙ Ar(H) + 7 ∙ Ar(C) + 21 ∙ Ar(O) = 14 ∙ 1 + 7 ∙ 12 + 21 ∙ 16 = 434
Следует обратить внимание, что в химии знак умножение между коэффициентом и формулой не ставится. Более корректная запись 7H2CO3, и действие умножение делается по умолчанию, т. е. раскрываются скобки.
Важно запомнить
Так как ОММ показывает во сколько раз молекула тяжелее 1/12 атома Углерода, то это безразмерная величина.
Не стоит путать с массой молекулы, которая имеет обозначение mM и имеет размерность а.е.м. (атомные единицы массы).
Благодаря химической формуле можно посчитать массовую долю элемента в сложном веществе.
Где n – число атомов элемента.
Сложное вещество можно очень условно сравнить с корзиной, в которой, допустим, находятся ягоды: малины, клубники и арбуз. Возьмём соединение ВаСО3.
Mr(BaCO3) = Ar(Ba) + Ar(C) + 3∙Ar(O) = 137 + 12 + 3 ∙ 16 = 197
Не трудно догадаться, что арбузом будет атом бария, так как он занимает 69,6 % массы в корзинке фруктов.Проверить правильность решения можно, сложив доли элементов, в сумме должно получиться 100%.
Задача 1. Определите массовую долю Азота в натриевой селитре NaNO3
С помощью данных расчётов можно вычислить какая масса Азота, может быть получена из 1 кг натриевой селитры NaNO3.
m(N) = W (N) · m (NaNO3) = 0.1647 · 1 кг = 0,1647 кг или 164,7 г
Селитра применяется как азотное удобрение и с каждым кг растения получают 164,7 г азота.
Бывает так, что опытным путём определены массовые доли элементов и задача стоит в том, что необходимо определить количественный состав соединения. Такие задачи являются обратными идалее их.
Задача 2. Опытным путём установлено, что соединение состоит на 95,2% с Кальция и Водорода. Какова формула вещества?
Количество вещества
Как говорил Д. И. Менделеева «Наука начинается, когда начинают измерять». Но как можно измерить вещество? В порциях, штуках?
Порцию считаем в граммах, в штуках количество. Например, в магазине вы не покупаете 1000 штук зёрен риса или пшена, а просите взвесить определённый вес (1 кг, 10 кг) или берёте с полки уже расфасованный. Либо необходимо взять молочные продукты, мы берём пакеты объёмом 0,5 л или 1 л. Одинаковая по весу порция содержит примерно одинаковое количество зёрен. Этот принцип применяется и в химии. Порция атомов или молекул называется количеством вещества.
Размерность «моль» не сокращается, т. е. в отличие от литров (л), миллилитров (мл), сантиметров (см) на письме и при чтении указываем 4 моль, 5 сантиметров (5 см).
Если учесть, что атом Углерода имеет вес, (1.994 ∙ 10 −23 г), то не составит труда узнать, сколько атомов будет содержаться в порции 12 г.
Можно сделать вывод, что 1 моль любого вещества (воды, углекислого газа, поваренной соли, серной кислоты и т. д) будет содержать 6,02∙10 23 структурных единиц.
Это число является одним из важнейших не только в химии, но и в физике – оно носит название постоянная Авогадро (NA).
С этого следует, что NA показывает, сколько частиц содержится в 1 моль вещества, в этом и состоит её физический смысл.
Но что делать, если, к примеру, вещество дано в количестве 2 моль, 10 моль или 0.5 моль. Приведём сравнение с математикой, в одной корзине содержится 5 яблок, сколько яблок содержится в трёх таких корзинах. Ответ будет 15 яблок, полученный путём умножения 5 ∙ 3 = 15. Аналогично и с количеством молекул. Чтобы найти эту величину, используем формулу:
Где N – количество структурных единиц.
Важно: не путать эти две величины, оба эти параметра показывают количество, но:
Рассмотрим подробно данные выводы.
Задача 3. Какое количество вещества составляют 2.709 ∙ 10 24 молекул хлора?
Так, в корзине может содержаться 5 яблок, 10 груш и 8 слив, и наша задача посчитать: «Сколько содержится фруктов?» А сколько будет содержаться в 8 таких корзинах яблок? Эти примеры нам знакомы ещё с первого класса. Молекула может состоять из нескольких атомов, и иногда необходимо точно знать, сколько их штук.
Задача 4. Вычислите сколько атомов Кислорода содержатся в 5 моль глюкозы (C6H12O6)
Молярная масса
Помните вопрос с первого класса: «Что тяжелее 1 кг золота и 1 кг пуха?». Ответ был: одинаковый вес, ведь и золото, и пух весят по 1 кг. Но если спросить, что тяжелее 1 моль метана или 1 моль фруктозы? Чтобы дать ответ на данный вопрос, введём следующее понятие.
Масса 1 моля любого вещества называется молярной массой (размерность г /моль, обозначение М). Не стоит путать с Mr, хоть они численно равны, но отличаются в следующем. Молярная имеет размерность (г/моль).
Связь количества вещества и массы выражается в следующем виде:
С расчётов делаем вывод, что масса 1 моль фруктозы тяжелее, в её состав входит большее количество атомов.
Задача 5. Какое количество вещества содержится в 61.5 г сернистой кислоты (H2SO3)?
Молярный объём газов
Вещества в газообразном состоянии, в отличие от жидких и твёрдых веществ, при одинаковых условиях (одинаковые давление и температура) будут занимать одинаковый объём.
Допустим, что имеем газ количеством вещества 1 моль. Как известно 1 моль любого соединения содержит 6,02 ∙ 10 23 структурных единиц.
Опытным путём установлено, что 1 моль любого газа при н. у. занимает объём равный 22,4 л/моль.
Связь количества вещества и объёма выражается в следующем виде:
Задача 6. Какой объём (н. у.) будет занимать 0,25 моль ацетилена (С2Н2)?
Как можно увидеть, количество вещества связывает три величины:
Приравняв между собой три выражения, а именно:
Получаем следующую взаимосвязь
Задача 7. Какую массу составляют 18.06 ∙10 23 молекул аммиака (NH3)?
Задача 8. Какой объём (н. у.) будет занимать 51 г сероводорода (H2S)?
Закон Авогадро и его следствия
Величина D – это относительная плотность газов. Зная Mr, легко вычислить относительную плотность газов. Приведём пример с шариками. Если один шарик наполнить гелием, а второй углекислым газом. Как вы думаете, какой полетит высоко в небо, а какой упадёт на пол? С детства вы знаете, что гелиевые шарики взлетают в небо, но почему так происходит? Это связано с относительной молекулярной массой.
Mr(CO2) = 12 + 2 ∙ 16 = 44
Воздух это смесь газов, его Mr = 29
Гелий легче воздуха, поэтому шарик, наполненный этим газом, взлетает высоко в небо. Шарик с углекислым газом остаётся лежать на земле, так как углекислый газ тяжелее воздуха.
Задача 9. Вычислите относительную плотность кислорода по воздуху
Относительная плотность кислорода по воздуху равна
Химия
Именная карта банка для детей
с крутым дизайном, +200 бонусов
Закажи свою собственную карту банка и получи бонусы
План урока:
Химическая формула
В этом разделе мы будем учиться составлять, читать химические слова, точнее на языке химии – формулы. Периодическая система служит алфавитом, она содержит 126 «букв». Но в ней содержатся только названия и символы элементов, но как они читаются не обозначено. Ниже приведены название и произношение наиболее употребляемых химических элементов.
Например, самый лёгкий элемент – водород, но его символ читается как АШ. Кислород читаем – О. Медь – купрум.
Как записать и прочитать с чего состоит соединение, чтобы нас могли понять не только русскоговорящие, но и те, кто говорит на другом языке? Помогут нам в этом символы, а также индексы.
H 2 SO 4 – зелёным цветом выделены индексы – маленькая цифра, которая записывается справа от символа. Он служит показателем количественного состава.
H 2 SO 4 – красным выделены знаки элементов, они указывают качественный состав.
Рассмотрим примеры составления формул, используя условные обозначения на рисунке.
Коэффициент записывается всегда в начале формулы и никогда не ставится в середину. С его помощью мы узнаём количество молекул, либо свободных атомов. Например, запись 6SiCl4 читаем как: шесть молекул хлорида кремния, 3H2S– 3 молекулы сероводорода.
Массовая характеристика вещества
Относительная атомная масса (ОАМ)
Атомы отличаются между собой количеством протонов и электронов. Логично будет предположить, что отличие также будет в размере и массе частиц.
Атом очень мал, что его невозможно увидеть невооружённым глазом. Так, если представить в числах размер Углерода, то его радиус r = 1.5∙10 −10 м и масса m = 19.94∙10 −27 кг. Эти параметры достаточно сложно представить. Но если, к примеру, прочертить простым карандашом (стержень карандаша в химии это графит – одна из аллотропных форм Углерода) отрезок длиной 3 см. В данном отрезке будет содержаться около 1 млн. в ширину и 100 млн. атомов Углерода в длину.
Иными словами, «всё познаётся в сравнении». Эталоном является двенадцатая часть атома Углерода. А ОАМ показывает ВО СКОЛЬКО РАЗ отличается масса элемента от эталона. Иначе можно объяснить: образцом сравнения является корзина, в которой содержится 12 яблок. Вся остальная численность, которая может содержаться в других корзинах (это может быть 10, 15, 5) будет сравниваться во сколько раз больше или меньше.
Закономерно также возникает вопрос, а какую размерность имеет ОАМ: граммы, миллиграммы? Поскольку это число, которое указывает сравнение, то это будет безразмерная величина.
Например: Ar(Mg) = 24,305
Относительная молекулярная масса (ОММ)
Вычисляют ОММ (Mr) путём сложения Ar каждого элемента, которые входят в состав молекулы с учётом их индексов.
Здесь нам на помощь придут математические знания, а именно правила сложения, умножения и внимательное раскрытие скобок.
Определим ОММ, например:
Mr(H2S) = 2∙Ar(H) + Ar(S) = 2 ∙ 1 + 32 = 34
Так как в состав молекулы H2S входит 2 атома водорода, мы это учитываем выражением 2∙Ar(H) и один атом Серы Ar(S). В периодической таблице берём округлённое значение массы Н (1,00797
32) и путём сложения вычисляем Mr(H2S).
Mr (Ca(OH)2) = Ar(Ca) + 2∙Ar(O) + 2∙Ar(H) = 40 + 2 ∙ 16 + 2 ∙ 1 = 74
Эта формула читается как кальций-о-аш-дважды. Что означает индекс два за скобками? Он показывает, что количество атомов H и O равно 2. Это будет равносильно, если раскрыть скобки и написать так: СаО2Н2.
Mr(Ca3(PO4)2) = 3∙Ar(Ca) + 2∙Ar(P) + 8∙Ar(O) = 3 ∙ 40 + 2 ∙31 + 8 ∙ 16 = 310
Кальций-три-пе-о-четыре-дважды. В состав данного вещества входит 3 атома Кальция, два атома Фосфора (индекс 2 относится и к Фосфору и к Кислороду) и 8 атомов Кислорода (2 ∙ 4 = 8). Или, раскрыв скобки Са3Р2О8.
7 молекул угольной кислоты 7 ∙ Н2СО3
Mr (7 ∙ H2CO3) = 7 ∙ (2 ∙ Ar(H) + Ar(C) + 3 ∙ Ar(O)) = 14 ∙ Ar(H) + 7 ∙ Ar(C) + 21 ∙ Ar(O) = 14 ∙ 1 + 7 ∙ 12 + 21 ∙ 16 = 434
Следует обратить внимание, что в химии знак умножение между коэффициентом и формулой не ставится. Более корректная запись 7H2CO3, и действие умножение делается по умолчанию, т. е. раскрываются скобки.
Важно запомнить
Так как ОММ показывает во сколько раз молекула тяжелее 1/12 атома Углерода, то это безразмерная величина.
Не стоит путать с массой молекулы, которая имеет обозначение mM и имеет размерность а.е.м. (атомные единицы массы).
Благодаря химической формуле можно посчитать массовую долю элемента в сложном веществе.
Где n – число атомов элемента.
Сложное вещество можно очень условно сравнить с корзиной, в которой, допустим, находятся ягоды: малины, клубники и арбуз. Возьмём соединение ВаСО3.
Mr(BaCO3) = Ar(Ba) + Ar(C) + 3∙Ar(O) = 137 + 12 + 3 ∙ 16 = 197
Не трудно догадаться, что арбузом будет атом бария, так как он занимает 69,6 % массы в корзинке фруктов.Проверить правильность решения можно, сложив доли элементов, в сумме должно получиться 100%.
Задача 1. Определите массовую долю Азота в натриевой селитре NaNO3
С помощью данных расчётов можно вычислить какая масса Азота, может быть получена из 1 кг натриевой селитры NaNO3.
m(N) = W (N) · m (NaNO3) = 0.1647 · 1 кг = 0,1647 кг или 164,7 г
Селитра применяется как азотное удобрение и с каждым кг растения получают 164,7 г азота.
Бывает так, что опытным путём определены массовые доли элементов и задача стоит в том, что необходимо определить количественный состав соединения. Такие задачи являются обратными идалее их.
Задача 2. Опытным путём установлено, что соединение состоит на 95,2% с Кальция и Водорода. Какова формула вещества?
Количество вещества
Как говорил Д. И. Менделеева «Наука начинается, когда начинают измерять». Но как можно измерить вещество? В порциях, штуках?
Порцию считаем в граммах, в штуках количество. Например, в магазине вы не покупаете 1000 штук зёрен риса или пшена, а просите взвесить определённый вес (1 кг, 10 кг) или берёте с полки уже расфасованный. Либо необходимо взять молочные продукты, мы берём пакеты объёмом 0,5 л или 1 л. Одинаковая по весу порция содержит примерно одинаковое количество зёрен. Этот принцип применяется и в химии. Порция атомов или молекул называется количеством вещества.
Размерность «моль» не сокращается, т. е. в отличие от литров (л), миллилитров (мл), сантиметров (см) на письме и при чтении указываем 4 моль, 5 сантиметров (5 см).
Если учесть, что атом Углерода имеет вес, (1.994 ∙ 10 −23 г), то не составит труда узнать, сколько атомов будет содержаться в порции 12 г.
Можно сделать вывод, что 1 моль любого вещества (воды, углекислого газа, поваренной соли, серной кислоты и т. д) будет содержать 6,02∙10 23 структурных единиц.
Это число является одним из важнейших не только в химии, но и в физике – оно носит название постоянная Авогадро (NA).
С этого следует, что NA показывает, сколько частиц содержится в 1 моль вещества, в этом и состоит её физический смысл.
Но что делать, если, к примеру, вещество дано в количестве 2 моль, 10 моль или 0.5 моль. Приведём сравнение с математикой, в одной корзине содержится 5 яблок, сколько яблок содержится в трёх таких корзинах. Ответ будет 15 яблок, полученный путём умножения 5 ∙ 3 = 15. Аналогично и с количеством молекул. Чтобы найти эту величину, используем формулу:
Где N – количество структурных единиц.
Важно: не путать эти две величины, оба эти параметра показывают количество, но:
Рассмотрим подробно данные выводы.
Задача 3. Какое количество вещества составляют 2.709 ∙ 10 24 молекул хлора?
Так, в корзине может содержаться 5 яблок, 10 груш и 8 слив, и наша задача посчитать: «Сколько содержится фруктов?» А сколько будет содержаться в 8 таких корзинах яблок? Эти примеры нам знакомы ещё с первого класса. Молекула может состоять из нескольких атомов, и иногда необходимо точно знать, сколько их штук.
Задача 4. Вычислите сколько атомов Кислорода содержатся в 5 моль глюкозы (C6H12O6)
Молярная масса
Помните вопрос с первого класса: «Что тяжелее 1 кг золота и 1 кг пуха?». Ответ был: одинаковый вес, ведь и золото, и пух весят по 1 кг. Но если спросить, что тяжелее 1 моль метана или 1 моль фруктозы? Чтобы дать ответ на данный вопрос, введём следующее понятие.
Масса 1 моля любого вещества называется молярной массой (размерность г /моль, обозначение М). Не стоит путать с Mr, хоть они численно равны, но отличаются в следующем. Молярная имеет размерность (г/моль).
Связь количества вещества и массы выражается в следующем виде:
С расчётов делаем вывод, что масса 1 моль фруктозы тяжелее, в её состав входит большее количество атомов.
Задача 5. Какое количество вещества содержится в 61.5 г сернистой кислоты (H2SO3)?
Молярный объём газов
Вещества в газообразном состоянии, в отличие от жидких и твёрдых веществ, при одинаковых условиях (одинаковые давление и температура) будут занимать одинаковый объём.
Допустим, что имеем газ количеством вещества 1 моль. Как известно 1 моль любого соединения содержит 6,02 ∙ 10 23 структурных единиц.
Опытным путём установлено, что 1 моль любого газа при н. у. занимает объём равный 22,4 л/моль.
Связь количества вещества и объёма выражается в следующем виде:
Задача 6. Какой объём (н. у.) будет занимать 0,25 моль ацетилена (С2Н2)?
Как можно увидеть, количество вещества связывает три величины:
Приравняв между собой три выражения, а именно:
Получаем следующую взаимосвязь
Задача 7. Какую массу составляют 18.06 ∙10 23 молекул аммиака (NH3)?
Задача 8. Какой объём (н. у.) будет занимать 51 г сероводорода (H2S)?
Закон Авогадро и его следствия
Величина D – это относительная плотность газов. Зная Mr, легко вычислить относительную плотность газов. Приведём пример с шариками. Если один шарик наполнить гелием, а второй углекислым газом. Как вы думаете, какой полетит высоко в небо, а какой упадёт на пол? С детства вы знаете, что гелиевые шарики взлетают в небо, но почему так происходит? Это связано с относительной молекулярной массой.
Mr(CO2) = 12 + 2 ∙ 16 = 44
Воздух это смесь газов, его Mr = 29
Гелий легче воздуха, поэтому шарик, наполненный этим газом, взлетает высоко в небо. Шарик с углекислым газом остаётся лежать на земле, так как углекислый газ тяжелее воздуха.
Задача 9. Вычислите относительную плотность кислорода по воздуху
Относительная плотность кислорода по воздуху равна