Итак, количество вещества в химии обозначается греческой буквой ню.
Помню, как в 9-м классе мой учитель физики Игорь Юрьевич учил меня правильно писать букву ню. До этого она у меня получалась немного коряво.
Но поскольку на БВ не проходят греческие буквы, я буду обозначать количество вещества латинской буквой v. Латинская v очень похожа на греческую ню.
Рассмотрим следующие случаи.
1) Если нам известно количество частиц вещества, то количество вещества можно найти по формуле:
v количество вещества;
n количество частиц вещества. Это безразмерная величина, то есть это просто число. Правда, это число бывает очень большим, например, 5*(10^24).
NA постоянная Авогадро. Постоянная Авогадро представляет собой универсальную константу . NA = 6,022*(10^23) моль^(1).
2) Если нам известна масса вещества, то количество вещества находится по следующей формуле:
v количество вещества;
m масса вещества;
M молярная масса вещества находится по химической формуле вещества, при помощи периодической системы Д. И. Менделеева, путм суммирования атомных масс всех входящих в молекулу атомов с учтом имеющихся индексов.
3) Если нам известен объм газообразного вещества, то мы можем найти количество вещества газа по такой формуле:
v количество вещества;
V объм газа;
Vm молярный объм газов. Молярный объм газов это универсальная константа. Vm = 22,414 л/моль = 22414 м3/моль.
Повторюсь, что формула v = V/Vm верна только для газов !
Наконец, рассмотрим Ваш случай.
Вам по условию даны объм и объмная доля.
Я рискну предположить, что у Вас задача примерно такого рода:
Объм газовой смеси составляет 240 л. Объмная доля кислорода в смеси равна 45%. Вычислите количество вещества кислорода в смеси.
Такая задача решается в два действия.
1) Находим объм кислорода:
V (O2) = V0 * ф / 100 = 240 л * 45 / 100 = 108 л.
(Ф это объмная доля, она обозначается греческой буквой фи. Вместо не приходится писать русскую ф).
2) Находим количество вещества кислорода. Кислород это газ, значит, мы имеем право воспользоваться формулой v = V/Vm.
v (O2) = V/Vm = 108 л: 22,414 л/моль = 4,818 моль . Округление произведено до тысячных.
В химии количество вещества измеряют в молях . В одном моле количество вещества численно = постоянной Авогадро (NA = 6,022). Если число молекул N равно NA, то их вес в атомных единицах массы (а.е.м.) равен их весу в граммах. Следовательно, чтобы перевести а.е.м. в граммы, просто умножаем их на NA (6,022*а.е.м.= 1г).
Массу 1 моля вещества принято называть молярной массой (обозначается буквой M), которая определяется посредством умножения молекулярной массы на постоянную Авогадро.
Молекулярную массу находят путем сложения атомной массы атомов, которые входят в состав молекулы конкретного вещества. Классический пример молекулярной массы для молекул воды: 1*2+16=18 г/моль.
Количество вещества вычисляется по формуле : n = mM, в которой m это масса вещества.
Число молекул: N = NA*n
для газов используется такая формула: V = Vm *n, в которой Vm это молярный объем газа, при нормальных условиях равный 22,4 л/моль.
Общее соотношение таково:
Количество вещества - это химический термин, который используется и некоторых случаях для подсчета количества однотипных структурных единиц.
Еще в школе преподают подобный материал и комы было интересно запомнил это информацию и формулы.
Но если кто забыл, может освежить память:
Задачи решаем с применением формулы n = mM, где m принимаем за массу вещества.
Количество вещества - это число молекул и обозначается молями.
1 моль равняется 6,02.1023 структурных частиц вещества.
Здесь можно посмотреть, как решаются подобные задачи.
Нахождение количество вещества обычно используется в физике или химии. Есть несколько формул, по которым можно найти количество вещества, в зависимости от данных нам в условии задачи данных. Вот эти формулы:
Количество вещества можно найти, следует разделить массу на молярную массу
Частенько можно заметить, как используют такое понятие, как молярный объем - V(m). Он равняется объему одного моль вещества - имеет следующую формулу:
Еще можно использовать следствие из одного из основных законов химической науки - закон Авогардо.
Количество вещества представляет собой физическую величину, характеризующуюся однотипными структурными единицами, имеющимися в веществе. Так вот под этими структурными единицами подразумеваются любые составляющие вещество частицы (молекулы, ионы, атомы, электроны и прочее). Количество вещества измеряется в системе СИ в молях.
Вот как можно найти количество вещества:
Наибольшее распространение для поиска количества вещества получила следующая формула
Как видим, расчты необходимо строить отталкиваясь от вводных данных, то если либо от массы, либо от объма вещества.
Единица измерения количества вещества - моль. Обозначается через букву n . Общие формулы для нахождения:
В формуле могли встретиться незнакомые обозначения, надо четко знать, что:
N - число молекул;
Vm молярный объм газов (постоянная величина равная 22,414 л/моль).
Прежде всего давайте разберемся, что такое количество вещества.
Под этим понятием понимают такую величину, которая характеризует количество структурных однотипных единиц вещества. Структурными единицами могут быть как атомы, молекулы, так и электроны, ионы.
Количество вещества измеряется в молях.
Один моль содержит определенное количество вещества, которое носит название постоянная Авогадро или число Авогадро.
Это число равно NA = 6,022 141 79(30)1023 моль1.
Так вот количество вещества можно найти по следующей формуле:
n = m / M
где m - это будет масса вещества, а M - это будет молярная масса вещества.
Есть еще одна формула:
n = V / Vm
где V - это будет объем газа в нормальных условиях, а Vm - это будет молярный объем газа при нормальных условиях (он равняется 22,4 л/моль).
Алгоритм нахождения количества вещества достаточно прост, он может пригодиться для упрощения хода решения. Познакомьтесь также с еще одним понятием, которое потребуется вам для вычисления количества вещества: это молярная масса, или масса одного моля отдельного атома элемента. Уже из определения заметно, что она измеряется в г/моль. Воспользуйтесь стандартной таблицей, которая содержит значения молярной массы для некоторых элементов.
Что такое количество вещества и как его определяют
При этом масса водорода, участвующего в реакции, примерно в 8 раз меньше массы кислорода (так как атомная масса водорода примерно в 16 раз меньше атомной массы кислорода). Когда теплота реакции записывается так, как это сделано в данном уравнении, подразумевается, что она выражена в килоджоулях на стехиометрическую единицу («моль») реакции по записанному уравнению. Теплоты реакций всегда табулируются в расчете на моль образующегося соединения.
Для того чтобы понять, что такое количество вещества в химии, дадим термину определение. Чтобы понять, что такое количество вещества, отметим, что у данной величины есть свое обозначение. Восьмиклассники, которые еще не умеют писать химические уравнения, не знают, что такое количество вещества, как использовать данную величину в расчетах. После знакомства с законом постоянства массы веществ, становится понятно значение этой величины. Под ней подразумевают ту массу, которая соответствует одному молю конкретного химического вещества. Ни одна задача школьного курса химии, связанная с вычислениями по уравнению, не обходится без использования такого термина, как «количество вещества».
2.10.5. Установление формулы
химического соединения по его элементному
составу
Получаем истинную формулу вещества: С2Н4- этилен. 2,5 моль атомов водорода.
Обозначается как Mr. Находится по таблице Менделеева - это просто сумма атомных масс вещества. Закон сохранения массы - масса веществ, вступивших в химическую реакцию, всегда равна массе образовавшихся веществ. Т. е., если в задаче нам даны нормальные условия, то, зная количество моль (n), мы можем найти объем вещества. Основные формулы для решения задач по химии Это формулы.
Где в Периодической системе находятся элементы, соответствующие простым веществам металлам? Из приведенных ниже предложений выпишете номера соответствующие металлам в один столбик, а номера соответствующие неметаллам в другой столбик. Для получения определенного количества продукта(в химической лаборатории или на заводе) необходимо брать строго определенные количества исходных веществ. Химики, проводя эксперименты, заметили, что состав продуктов некоторых реакций зависит от того, в каких соотношениях были взяты реагирующие вещества. Сколько в этой массе будет атомов?
N – число структурных звеньев, а NA - постоянная Авогадро. Постоянная Авогадро является коэффициентом пропорциональности, обеспечивающим переход от молекулярных отношений к молярным. V – объем газа (л), а Vm – молярный объем (л/моль).
Единица измерения количества вещества в Международной системе единиц (СИ) - моль.Определение. Запишите формулу для расчета этой энергии и названия физических величин,входящих в формулу. Данный вопрос относится к разделу «10-11″ классов.
Самые часто задаваемые вопросы
Возможно ли, изготовить печать на документе по предоставленному образцу? Ответ Да, возможно. Отправьте на наш электронный адрес скан-копию или фото хорошего качества, и мы изготовим необходимый дубликат.
Какие виды оплаты вы принимаете?
Ответ
Вы можете оплатить документ во время получения на руки у курьера, после того, как проверите правильность заполнения и качество исполнения диплома. Также это можно сделать в офисе почтовых компаний, предлагающих услуги наложенного платежа.
Все условия доставки и оплаты документов расписаны в разделе «Оплата и доставка». Также готовы выслушать Ваши предложения по условиям доставки и оплаты за документ.
Могу ли я быть уверена, что после оформления заказа вы не исчезнете с моими деньгами? Ответ В сфере изготовления дипломов у нас достаточно длительный опыт работы. У нас есть несколько сайтов, который постоянно обновляются. Наши специалисты работают в разных уголках страны, изготавливая свыше 10 документов день. За годы работы наши документы помогли многим людям решить проблемы трудоустройства или перейти на более высокооплачиваемую работу. Мы заработали доверие и признание среди клиентов, поэтому у нас совершенно нет причин поступать подобным образом. Тем более, что это просто невозможно сделать физически: Вы оплачиваете свой заказ в момент получения его на руки, предоплаты нет.
Могу я заказать диплом любого ВУЗа? Ответ В целом, да. Мы работаем в этой сфере почти 12 лет. За это время сформировалась практически полная база выдаваемых документов почти всех ВУЗов страны и за разные года выдачи. Все, что Вам нужно – выбрать ВУЗ, специальность, документ, и заполнить форму заказа.
Что делать при обнаружении в документе опечаток и ошибок?
Ответ
Получая документ у нашего курьера или в почтовой компании, мы рекомендуем тщательно проверить все детали. Если будет обнаружена опечатка, ошибка или неточность, Вы имеете право не забирать диплом, при этом нужно указать обнаруженные недочеты лично курьеру или в письменном виде, отправив письмо на электронную почту.
В кратчайшие сроки мы исправим документ и повторно отправим на указанный адрес. Разумеется, пересылка будет оплачена нашей компанией.
Чтобы избежать подобных недоразумений, перед тем, как заполнять оригинальный бланк, мы отправляем на почту заказчику макет будущего документа, для проверки и утверждения окончательного варианта. Перед отправкой документа курьером или почтой мы также делаем дополнительное фото и видео (в т. ч. в ультрафиолетовом свечении), чтобы Вы имели наглядное представление о том, что получите в итоге.
Что нужно сделать, чтобы заказать диплом в вашей компании?
Ответ
Для заказа документа (аттестата, диплома, академической справки и др.) необходимо заполнить онлайн-форму заказа на нашем сайте или сообщить свою электронную почту, чтобы мы выслали вам бланк анкеты, который нужно заполнить и отправить обратно нам.
Если вы не знаете, что указать в каком-либо поле формы заказа/анкеты, оставьте их незаполненными. Всю недостающую информацию мы потому уточним в телефонном режиме.
Последние отзывы
Александр:
Заказывал диплом у ребят этого сайта. Менеджер перезвонила по оставленному мной номеру и приняла заявку. Я уточнил все интересующие меня вопросы, в частности, условие конфиденциальности. Меня уверили в неразглашении имен заказчиков. Остался доволен выполненной работой: изготовили диплом в оговоренные сроки, документ имеет вид подлинный, не отличается от тех, которые выдаются в университетах. Буду надеяться на конфиденциальность и неразглашение своего имени – городок-то у нас маленький.
Николай:
Хотел спросить, как заказать диплом, и есть ли у вас возможность изготовить диплом выпуска времен СССР.
София:
Имею большой опыт работы по своей профессии. Только повышения нет. Начальник сказал прямо: для этого необходимо подтверждение образования – на случай проверки. Обратилась за помощью на этот сайт. Приятно удивлена сервисом обслуживания, тактом и выдержкой консультантов при объяснении всех деталей и нюансов. Все сделали оперативно и грамотно. Документ доставили курьером на домашний адрес. Теперь буду ждать очереди на повышение.
Анна:
Так получилось, что в сорок лет осталась без работы по причине сокращения. Была на перепутье: искать вакантное место, исходя из рабочего опыта, устраиваться на первую попавшую должность, хоть и малооплачиваемую, или развиваться дальше в другой сфере. Для этого необходимо было либо поступать в институт, либо купить готовый диплом. Решила сэкономить время. Обратилась за помощью по изготовлению готового документа. Осталась довольна оперативностью исполнения, качеством «корочки» ‒ все подписи и печати, защитные знаки на своих местах.
Константин:
Хочу отправиться на работу за границу. В нашей стране работал без диплома о высшем специальном образовании. Для выезда за границу недостаточно справки с места работы, необходима «корочка». Подал заявку на сайт для оформления заказа на покупку диплома. Ответ пришел на следующий день – уточнили детали заказа и проконсультировали по дальнейшему сотрудничеству. Оплату совершил через банковскую карту. Образец диплома переслали по электронной почте. Оригинал документа был готов уже через пару дней. Его доставили по указанному адресу.
Олег:
Заказав готовый диплом, сомневался в его подлинности и законности операции. После получения заказа проверил диплом по базам. Он числится годом выпуска. Вывод: запись в реестре есть, защитные знаки присутствуют, отличительные особенности отсутствуют. Рекомендую данных исполнителей как надежных сотрудников.
Решение о необходимости ведения такой тетради пришло не сразу, а постепенно, с накоплением опыта работы.
Вначале это было место в конце рабочей тетради – несколько страниц для записи наиболее важных определений. Затем туда же были вынесены наиболее важные таблицы. Потом пришло осознание того, что большинству учеников для того, чтобы научиться решать задачи, необходимы строгие алгоритмические предписания, которые они, прежде всего, должны понять и запомнить.
Вот тогда и пришло решение о ведении, кроме рабочей тетради, еще одной обязательной тетради по химии – химического словаря. В отличие от рабочих тетрадей, которых может быть даже две в течение одного учебного года, словарь - это единая тетрадь на весь курс обучения химии. Лучше всего, если эта тетрадь будет иметь 48 листов и прочную обложку.
Материал в этой тетради мы располагаем следующим образом: в начале – наиболее важные определения, которые ребята выписывают из учебника или записывают под диктовку учителя. Например, на первом уроке в 8-м классе это определение предмета “химия”, понятие “химические реакции”. В течение учебного года в 8-м классе их накапливается более тридцати. По этим определениям на некоторых уроках я провожу опросы. Например, устный вопрос по цепочке, когда один ученик задает вопрос другому, если тот ответил правильно, значит, уже он задает вопрос следующему; или, когда одному ученику задают вопросы другие ученики, если он не справляется с ответом, значит, отвечают сами. По органической химии это в основном определения классов органических веществ и главных понятий, например, “гомологи”, “изомеры” и др.
В конце нашей справочной тетради представлен материал в виде таблиц и схем. На последней странице располагается самая первая таблица “Химические элементы. Химические знаки”. Затем таблицы “Валентность”, “Кислоты”, “Индикаторы”, “Электрохимический ряд напряжений металлов”, “Ряд электроотрицательности”.
Особенно хочу остановиться на содержании таблицы “Соответствие кислот кислотным оксидам”:
| Соответствие кислот кислотным оксидам | ||||
| Кислотный оксид | Кислота | |||
| Название | Формула | Название | Формула | Кислотный остаток, валентность |
| оксид углерода (II) | CO 2 | угольная | H 2 CO 3 | CO 3 (II) |
| оксид серы (IV) | SO 2 | сернистая | H 2 SO 3 | SO 3 (II) |
| оксид серы (VI) | SO 3 | серная | H 2 SO 4 | SO 4 (II) |
| оксид кремния (IV) | SiO 2 | кремниевая | H 2 SiO 3 | SiO 3 (II) |
| оксид азота (V) | N 2 O 5 | азотная | HNO 3 | NO 3 (I) |
| оксид фосфора (V) | P 2 O 5 | фосфорная | H 3 PO 4 | PO 4 (III) |
Без понимания и запоминания этой таблицы затрудняется составление учениками 8-х классов уравнений реакций кислотных оксидов со щелочами.
При изучении теории электролитической диссоциации в конце тетради записываем схемы и правила.
Правила составления ионных уравнений:
1. В виде ионов записывают формулы сильных электролитов, растворимых в воде.
2. В молекулярном виде записывают формулы простых веществ, оксидов, слабых электролитов и всех нерастворимых веществ.
3. Формулы малорастворимых веществ в левой части уравнения записывают в ионном виде, в правой – в молекулярном.
При изучении органической химии записываем в словарь обобщающие таблицы по углеводородам, классам кислород - и азотсодержащих веществ, схемы по генетической связи.
| Физические величины | |||
| Обозначение | Название | Единицы | Формулы |
| количество вещества | моль | = N / N A ; = m / М; V / V m (для газов) |
|
| N A | постоянная Авогадро | молекулы, атомы и другие частицы | N A = 6,02 10 23 |
| N | число частиц | молекулы, атомы и другие частицы |
N = N A |
| M | молярная масса | г/моль, кг/кмоль | M = m / ; / М/ = М r |
| m | масса | г, кг | m = M ; m = V |
| V m | молярный объём газа | л / моль, м 3 /кмоль | Vm = 22,4 л / моль=22,4 м 3 /кмоль |
| V | объём | л, м 3 | V = V m (для газов) ; |
| плотность | г / мл; | = m / V; M / V m (для газов) |
|
За 25 – летний период преподавания химии в школе мне пришлось работать по разным программам и учебникам. При этом всегда удивляло то, что практически ни один учебник не учит решать задачи. В начале изучения химии для систематизации и закрепления знаний в словаре мы с учениками составляем таблицу “Физические величины” с новыми величинами:
При обучении учащихся способам решения расчётных задач очень большое значение придаю алгоритмам. Я считаю, что строгие предписания последовательности действий позволяют слабому ученику разобраться в решении задач определённого типа. Для сильных учеников - это возможность выхода на творческий уровень своего дальнейшего химического образования и самообразования, так как для начала нужно уверенно овладеть сравнительно небольшим числом стандартных приёмов. На базе этого разовьётся умение правильно их применять на разных стадиях решения более сложных задач. Поэтому алгоритмы решения расчётных задач составлены мною для всех типов задач школьного курса и для факультативных занятий.
Приведу примеры некоторых из них.
Алгоритм решения задач по химическим уравнениям.
1. Записать кратко условие задачи и составить химическое уравнение.
2. Над формулами в химическом уравнении надписать данные задачи, под формулами пописать число моль (определяют по коэффициенту).
3. Найти количество вещества, масса или объём которого даны в условии задачи, по формулам:
M / M; = V / V m (для газов V m = 22,4 л / моль).
Полученное число надписать над формулой в уравнении.
4. Найти количество вещества, масса или объём которого неизвестны. Для этого провести рассуждение по уравнению: сравнить число моль по условию с числом моль по уравнению. При необходимости составить пропорцию.
5. Найти массу или объём по формулам: m = M ; V = V m .
Данный алгоритм – это основа, которую должен освоить ученик, чтобы в дальнейшем он смог решать задачи по уравнениям с различными усложнениями.
Задачи на избыток и недостаток.
Если в условии задачи известны количества, массы или объёмы сразу двух реагирующих веществ, то это задача на избыток и недостаток.
При её решении:
1. Нужно найти количества двух реагирующих веществ по формулам:
M /M; = V/V m .
2. Полученные числа моль надписать над уравнением. Сравнив их с числом моль по уравнению, сделать вывод о том, какое вещество дано в недостатке.
3. По недостатку производить дальнейшие расчёты.
Задачи на долю выхода продукта реакции, практически полученного от теоретически возможного.
По уравнениям реакций проводят теоретические расчёты и находят теоретические данные для продукта реакции: теор. , m теор. или V теор. . При проведении реакций в лаборатории или в промышленности происходят потери, поэтому полученные практические данные практ. ,
m практ. или V практ. всегда меньше теоретически рассчитанных данных. Долю выхода обозначают буквой (эта) и рассчитывают по формулам:
(эта) = практ. / теор. = m практ. / m теор. = V практ. / V теор.
Выражают её в долях от единицы или в процентах. Можно выделить три типа задач:
Если в условии задачи известны данные для исходного вещества и доля выхода продукта реакции, при этом нужно найти практ. , m практ. или V практ. продукта реакции.
Порядок решения:
1. Произвести расчёт по уравнению, исходя из данных для исходного вещества, найти теор. , m теор. или V теор. продукта реакции;
2. Найти массу или объём продукта реакции, практически полученного, по формулам:
m практ. = m теор. ; V практ. = V теор . ; практ. = теор. .
Если в условии задачи известны данные для исходного вещества и практ. , m практ. или V практ. полученного продукта, при этом нужно найти долю выхода продукта реакции.
Порядок решения:
1. Произвести расчёт по уравнению, исходя из данных для исходного вещества, найти
Теор. , m теор. или V теор. продукта реакции.
2. Найти долю выхода продукта реакции по формулам:
Практ. / теор. = m практ. / m теор. = V практ. /V теор.
Если в условии задачи известны практ. , m практ. или V практ. полученного продукта реакции и доля выхода его, при этом нужно найти данные для исходного вещества.
Порядок решения:
1. Найти теор., m теор. или V теор. продукта реакции по формулам:
Теор. = практ. / ; m теор. = m практ. / ; V теор. = V практ. / .
2. Произвести расчёт по уравнению, исходя из теор. , m теор. или V теор. продукта реакции и найти данные для исходного вещества.
Конечно, эти три типа задач мы рассматриваем постепенно, отрабатываем умения решения каждого из них на примере целого ряда задач.
Задачи на смеси и примеси.
Чистое вещество – это то, которого в смеси больше, остальное – примеси. Обозначения: масса смеси – m см., масса чистого вещества – m ч.в., масса примесей – m прим. , массовая доля чистого вещества - ч.в.
Массовую долю чистого вещества находят по формуле: ч.в. = m ч.в. / m см. , выражают её в долях от единицы или в процентах. Выделим 2 типа задач.
Если в условии задачи дана массовая доля чистого вещества ил массовая доля примесей, значит, при этом дана масса смеси. Слово “технический” тоже означает наличие смеси.
Порядок решения:
1. Найти массу чистого вещества по формуле: m ч.в. = ч.в. m см.
Если дана массовая доля примесей, то предварительно нужно найти массовую долю чистого вещества: ч.в. = 1 - прим.
2. Исходя из массы чистого вещества, производить дальнейшие расчёты по уравнению.
Если в условии задачи дана масса исходной смеси и n , m или V продукта реакции, при этом нужно найти массовую долю чистого вещества в исходной смеси или массовую долю примесей в ней.
Порядок решения:
1. Произвести расчёт по уравнению, исходя из данных для продукта реакции, и найти n ч.в. и m ч.в.
2. Найти массовую долю чистого вещества в смеси по формуле: ч.в. = m ч.в. / m см. и массовую долю примесей: прим. = 1 - ч.в
Закон объёмных отношений газов.
Объёмы газов относятся так же, как их количества веществ:
V 1 / V 2 = 1 / 2
Этот закон применяют при решении задач по уравнениям, в которых дан объём газа и нужно найти объём другого газа.
Объёмная доля газа в смеси.
Vг / Vсм, где (фи) – объёмная доля газа.
Vг – объём газа, Vcм – объём смеси газов.
Если в условии задачи даны объёмная доля газа и объём смеси, то, прежде всего, нужно найти объём газа: Vг = Vсм.
Объём смеси газов находят по формуле: Vсм = Vг / .
Объём воздуха, затраченный на сжигание вещества, находят через объём кислорода, найденный по уравнению:
Vвозд. = V(О 2) / 0,21
Вывод формул органических веществ по общим формулам.
Органические вещества образуют гомологические ряды, которые имеют общие формулы. Это позволяет:
1. Выражать относительную молекулярную массу через число n.
M r (C n H 2n + 2) = 12 n + 1 (2n + 2) = 14n + 2.
2. Приравнивать M r , выраженную через n, к истинной M r и находить n.
3. Составлять уравнения реакций в общем виде и производить по ним вычисления.
Вывод формул веществ по продуктам сгорания.
1. Проанализировать состав продуктов сгорания и сделать вывод о качественном составе сгоревшего вещества: Н 2 О -> Н, СО 2 -> С, SO 2 -> S, P 2 O 5 -> P, Na 2 CO 3 -> Na, C.
Наличие кислорода в веществе требует проверки. Обозначить индексы в формуле через x, y, z. Например, СxНyОz (?).
2. Найти количество веществ продуктов сгорания по формулам:
n = m / M и n = V / Vm.
3. Найти количества элементов, содержавшихся в сгоревшем веществе. Например:
n (С) = n (СО 2), n (Н) = 2 ћ n (Н 2 О), n (Na) = 2 ћ n (Na 2 CO 3), n (C) = n (Na 2 CO 3) и т.д.
4. Если сгорело вещество неизвестного состава, то обязательно нужно проверить, содержался ли в нём кислород. Например, СxНyОz (?), m (O) = m в–ва – (m (C) + m(H)).
b) если известна относительная плотность: М 1 = D 2 М 2 , M = D H2 2, M = D O2 32,
M = D возд. 29, М = D N2 28 и т.д.
1 способ: найти простейшую формулу вещества (см. предыдущий алгоритм) и простейшую молярную массу. Затем сравнить истинную молярную массу с простейшей и увеличить индексы в формуле в нужное число раз.
2 способ: найти индексы по формуле n = (э) Mr / Ar(э).
Если неизвестна массовая доля одного из элементов, то её нужно найти. Для этого из 100 % или из единицы вычесть массовую долю другого элемента.
Постепенно в курсе изучения химии в химическом словаре происходит накопление алгоритмов решения задач разных типов. И ученик всегда знает, где ему найти нужную формулу или нужные сведения для решения задачи.
Многим учащимся нравится ведение такой тетради, они сами дополняют её различными справочными материалами.
Что касается факультативных занятий, то мы с учениками тоже заводим отдельную тетрадь для записи алгоритмов решения задач, выходящих за рамки школьной программы. В этой же тетради для каждого типа задач записываем 1-2 примера, остальные задачи они решают уже в другой тетради. И, если вдуматься, то среди тысяч разных задач, встречающихся на экзамене по химии во всех ВУЗах, можно выделить задачи 25 – 30 различных типов. Конечно, среди них – множество вариаций.
В разработке алгоритмов решения задач на факультативных занятиях мне во многом помогло пособие А.А. Кушнарёва. (Учимся решать задачи по химии, - М., Школа – пресс, 1996).
Умение решать задачи по химии это основной критерий творческого усвоения предмета. Именно через решение задач различных уровней сложности может быть эффективно усвоен курс химии.
Если ученик имеет чёткое представление о всех возможных типах задач, прорешал большое количество задач каждого типа, то ему по силам справиться со сдачей экзамена по химии в виде ЕГЭ и при поступлении в вузы.
1. Основные понятия, определения и законы химии
1.3. Химическое количество вещества. Моль. Молярная масса
Химическое количество вещества. Моль. Молярная масса
Характеризуя порцию взятого вещества, используют его массу или объем. Однако с этой же целью можно указать и число структурных единиц во взятой порции вещества. Знать это число чрезвычайно важно, так как в химических реакциях вещества взаимодействуют в отношениях, пропорциональных именно числу структурных единиц, а не массам. Например, запись 2H 2 + O 2 = 2H 2 O обозначает, что числа (но не массы!) реагирующих молекул H 2 и O 2 относятся соответственно как 2 : 1.
Для удобства подсчета числа структурных единиц, содержание которых в любой измеримой порции вещества огромно, была введена новая физическая величина - количество вещества, которую при химических расчетах называют также химическим количеством вещества.
Химическое количество вещества - физическая величина, пропорциональная числу структурных единиц (атомов, молекул, ФЕ), содержащихся в данной порции вещества.
Обозначается химическое количество буквой n (реже ν).
Единицей химического количества вещества является моль.
Моль - порция вещества, содержащая столько его элементарных структурных единиц, сколько атомов содержится в порции нуклида С-12 массой 12 г.
Число атомов в указанной порции нуклида С-12 примерно равно 6,02 ⋅ 10 23 . Физическая величина, равная 6,02 ⋅ 10 23 моль −1 , называется постоянной Авогадро и обозначается N A:
N A = 6,02 ⋅ 10 23 моль − 1 = 6,02 ⋅ 10 23 моль − 1 .
Единицу числителя в величине N A не указывают, так как для разных случаев она может быть разная, например:
N A = 6,02 ⋅ 10 23 атомов моль,
N A = 6,02 ⋅ 10 23 молекул моль,
N A = 6,02 ⋅ 10 23 ФЕ моль.
Физический смысл постоянной Авогадро состоит в том, что ее численное значение (6,02 ⋅ 10 23) показывает число структурных единиц в 1 моль вещества. Например, 1 моль натрия (m = 23 г) содержит 6,02 ⋅ 10 23 атомов Na; 1 моль серной кислоты (m = 98 г) содержит 6,02 ⋅ 10 23 молекул H 2 SO 4 ; 1 моль карбоната кальция (m = 100 г) содержит 6,02 ⋅ 10 23 формульных единиц CaCO 3 .
Моль - это порция вещества, содержащая 6,02 ⋅ 10 23 его структурных единиц
Число структурных единиц вещества N (B) и химическое количество вещества n (B) связаны соотношением
n (B) = N (B) N A , (1.8)
N (B) = n (B)N A . (1.9)
Зная химическое количество любого вещества, можно по его химической формуле рассчитать химическое количество входящих в его состав отдельных атомов.
Один моль любого вещества численно содержит такое же химическое количество атомов, сколько их (атомов) содержится в одной молекуле (формульной единице) вещества
Например:
- в составе молекулы Р 4 содержится 4 атома Р, а в составе 1 моль P 4 - 4 моль атомов P;
- в составе формульной единицы Na 3 PO 4 содержится 3 атома Na, 1 атом Р и 4 атома О, а в 1 моль Na 3 PO 4 - 3 моль атомов Na, 1 моль атомов P и 4 моль атомов O.
С увеличением (уменьшением) химического количества вещества пропорционально возрастает (уменьшается) химическое количество входящих в его состав атомов. Например: 0,5 моль Na 3 PO 4 содержит 3 · 0,5 = 1,5 (моль) атомов Na; 5 моль Р 4 содержит 5 · 4 = = 20 (моль) атомов Р.
Для подобных расчетов можно использовать и так называемые стехиометрические схемы . Принципы составления стехиометрических схем и проведения расчетов показаны на примере K 2 SO 4 химическим количеством 0,3 моль:
x = n (K) = 0,3 ⋅ 2 1 = 0,6 (моль);
y = n (S) = 0,3 ⋅ 1 1 = 0,3 (моль);
z = n (O) = 0,3 ⋅ 4 1 = 1,2 (моль).
Понятие моль применимо ко всем веществам, а понятие молекула - не ко всем, а только к веществам молекулярного строения. Например, оба понятия применимы в отношении воды (вода имеет молекулярное строение), но в случае карбоната кальция (немолекулярное строение) применимо только понятие «моль».
Понятие «моль» используется также и в случае ионов, электронов, протонов, нейтронов и химических связей. Например, если N (PO 4 3 −) = 3,01 ⋅ 10 23 , то
n (PO 4 3 −) = 3,01 ⋅ 10 23 / 6,02 ⋅ 10 23 = 0,5 (моль);
N (e) = 1,505 ⋅ 10 22 ,
n (e) = N (e) / N A = 1,505 ⋅ 10 22 / 6,02 ⋅ 10 23 = 0,025 (моль) ;
2 моль молекул Н 2 (Н–Н) содержат 2 моль связей водород - водород, а 3 моль молекул Н 2 О (Н–О–Н) - 6 моль связей Н–О (в каждой молекуле содержится две связи Н–О).
Молярная масса М (В) - физическая величина, равная отношению массы вещества к его химическому количеству:
M (B) = m (B) n (B) . (1.10)
Из выражения (1.10) следуют формулы для расчета массы вещества:
m (B) = n (B) ⋅ M (B) (1.11)
и его химического количества:
n (B) = m (B) M (B) . (1.12)
Поскольку при n (B) = 1 моль численные значения n (B) и M (B) совпадают, часто говорят, что молярная масса - это масса 1 моль вещества. Это, конечно же, неверно, так как совпадают только численные значения этих величин, а их физический смысл и единицы измерения разные.
С помощью молярной массы можно легко рассчитать массу молекулы или формульной единицы вещества:
m мол, ФЕ = M (В) N A . (1.13)
Кроме того, молярную массу можно найти по формуле
M (В) = m мол, ФЕ ⋅ N A . (1.14)
Нетрудно показать, что при использовании единицы молярной массы грамм на моль ее численное значение совпадает:
- с A r для простых веществ атомного строения:
A r (O) = 16, M (O) = 16 г моль;
- M r сложных веществ молекулярного и немолекулярного строения:
M r (H 2 O) = 18, M (H 2 O) = 18 г моль;
M r (KOH) = 56, M (KOH) = 56 г моль.
В самом деле:
M (B) = m мол (В) ⋅ N A = M r (B) ⋅ u ⋅ N A = M r (B) ⋅ 1 N A ⋅ N A = M r (B)
M (В) = m aт ⋅ N A = A r (B) ⋅ u ⋅ N A = A r (B) ⋅ 1 N A ⋅ N A = A r (B) .
Пример 1.5. Масса молекулы вещества равна 7,31 ⋅ 10 −23 г. Рассчитайте молярную массу вещества.
Решение. Первый способ. Из формулы (1.14) следует:
M (B) = m мол (B) ⋅ N A
M (B) = 7,31 ⋅ 10 − 23 г ⋅ 6,02 ⋅ 10 23 1 моль = 44 г/моль.
Второй способ. Используем формулу (1.5):
M r (B) = m мол (B) u = 7,31 ⋅ 10 − 23 г 1,66 ⋅ 10 − 24 г = 44 ;
M (B) = 44 г/моль.
Ответ : 44 г/моль.
Газовые законы. Смеси газов
Вещества могут находиться в трех агрегатных состояниях: газообразном, жидком и твердом. Жидкое и твердое состояния называются конденсированными . Для большинства веществ агрегатные состояния взаимопереходящие: при нагревании твердое вещество вначале плавится, затем испаряется; при охлаждении газ вначале конденсируется - переходит в жидкое состояние, затем жидкость замерзает (кристаллизуется). Повышение давления и понижение температуры способствуют переходу вещества в конденсированное состояние с меньшим объемом (и наоборот - понижение давления и повышение температуры способствуют переходу вещества в газообразное состояние).
Давление газа в закрытом сосуде прямо пропорционально числу его молекул (или химическому количеству)
При переходе вещества из твердого состояния в жидкое, а затем - в газообразное расстояние между частицами последовательно возрастает, и в случае газа это расстояние в сотни раз больше размеров самих молекул. Из этого следует, что объем порции газа определяется не природой газа (размером его молекул), а расстоянием между молекулами (по существу, объем, который занимает газ, это объем свободного пространства между молекулами).
Расстояние между молекулами газа зависит от температуры и давления, а это означает, что при одинаковых внешних условиях расстояние между молекулами различных газов одинаковое.
Отсюда следует положение, известное как закон Авогадро (1811): в равных объемах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул
Из закона Авогадро вытекают три следствия.
1. Одинаковое число молекул различных газов при одинаковых давлении и температуре занимают одинаковый объем.
2. При нормальных условиях (н.у.: Т = 273 К или 0 °С, p = 101,3 кПа) объем порции любого газа химическим количеством 1 моль, или молярный объем V m ,
V m = 22,4 дм 3 /моль.
3. Массы одинаковых объемов двух газов относятся как их молярные (относительные молекулярные) массы. Это отношение называется относительной плотностью газа А по газу В и обозначается как D B (A):
m (A) m (B) = D B (A) = M (A) M (B) = M r (A) M r (B) . (1.15)
С использованием V m находят объем и химическое количество газа:
V (B) = n (B) ⋅ V m ; (1.16)
n (B) = V (B)/V m . (1.17)
Формула (1.15) позволяет, зная относительную плотность неизвестного газа Х по известному газу, находить M (M r) неизвестного газа:
M (X) = D B (X) ⋅ M (B). (1.18)
Например, если относительная плотность газа Х по воздуху (М возд = 29 г/моль) равна 1,517, то молярная масса этого газа
M (X) = 29 ⋅ 1,517 = 44 (г/моль).
Относительная плотность - величина безразмерная и не зависит от температуры и давления.
Зная молярную массу газа, можно легко рассчитать плотность ρ газа (в г/дм 3):
ρ (В) = M (В) V m = M (В) 22,4 . (1.19)
Например, для азота
ρ (N 2) = M (N 2) V m = 28 г/моль 22,4 дм 3 /моль = 1,25 г/дм 3 .
По плотности газа находят его молярную массу:
M (В) = ρ(В)V m . (1.20)
Плотность газа зависит от температуры Т и давления Р : с ростом Т и уменьшением Р плотность уменьшается.
Если равны плотности ρ двух газов (ρ 1 = ρ 2), то равны и их молярные (относительные молекулярные) массы, т.е. M 1 = M 2 (и наоборот - если равны молярные массы газов, то равны и их плотности)
В случае газов справедлив также закон объемных отношений Гей-Люссака (1805–1808): в химических реакциях объемы реагирующих и полученных газов относятся как небольшие целые числа, равные их стехиометрическим коэффициентам
Например, для реакции
4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O
V (NH 3) V (O 2) = 4 5 ;
V (O 2) V (NO) = 5 4 .
Пример 1.6. Относительная плотность (н.у.) некоторого газа X по аргону равна 1,2. Найдите массу молекулы газа X.
Решение . Используя формулу (1.18), найдем молярную массу газа Х:
M (X) = D Ar (X) ⋅ M (Ar) ,
M (X) = 1,2 ⋅ 40 = 48 г/моль.
По формуле (1.13) рассчитаем массу молекулы газа X:
m мол (X) = M (X) N A = 48 6,02 ⋅ 10 23 = 7,97 ⋅ 10 − 23 (г).
Можно использовать также формулу (1.7):
m мол (X) = M r (X) u = 48 ⋅ 1,66 ⋅ 10 − 24 = 7,97 ⋅ 10 − 23 (г).
Ответ : 7,97 ⋅ 10 −23 г.
Способы собирания газов. Молярная концентрация газа
Рассмотрим лабораторные способы собирания газов. Таких способов два (рис. 1.1).
Рис. 1.1. Лабораторные способы собирания кислорода нагреванием KМnO 4:
А - способ вытеснения воды; б - способ вытеснения воздуха
Очевидно, что способом вытеснения воды можно собирать только те газы, которые в воде не растворяются и с ней не взаимодействуют (водород, метан, азот, кислород). Таким способом нельзя собирать газы, которые в воде хорошо растворяются или с ней взаимодействуют (HCl, HBr, HI, HF, NH 3). Оксид углерода(ІV) СО 2 в воде растворяется сравнительно плохо, поэтому его можно собирать данным способом.
При собирании газа способом вытеснения воздуха нужно правильно располагать пробирки:
- горлышком вверх, если газ тяжелее воздуха, т.е. M (газа) > M (возд) . Примеры: CO 2 , SO 2 , HCl;
- горлышком вниз, если газ легче воздуха, т.е. M (газа) < M (возд) . Примеры: H 2 , Ne, NH 3 , CH 4 .
Для характеристики газов используют молярную концентрацию c , равную отношению химического количества газа к объему порции газа:
c (X) = n (X) V (X)
Смеси газов подобно индивидуальным газам характеризуются молярной (относительной молекулярной) массой, плотностью ρ, относительной плотностью D по другому газу, а также массовыми w и объемными φ долями отдельных газов:
M (смеси) = m (смеси) n (смеси) , (1.22)
w = m (газа) m (смеси) , (1.23)
φ = V (газа) V (смеси) , (1.24)
φ = n (газа) n (смеси) , (1.25)
D A (смеси) = M (смеси) M (A) , (1.26)
ρ (смеси) = M (смеси) V m = m (смеси) V (смеси) . (1.27)
Молярную массу смеси газов удобно находить по объемным долям и молярным массам отдельных газов:
M (смеси) = M 1 φ 1 + M 2 φ 2 + M 3 φ 3 + ... + M n φ n . (1.28)
Очевидно:
φ 1 + φ 2 + φ 3 + ... + φ n = 1.
Для смеси двух газов (φ 1 + φ 2 = 1) φ 2 = 1 − φ 1 . Тогда
M (смеси) = M 1 φ 1 + M 2 φ 2 = M 1 φ 1 + M 2 (1 − φ 1) . (1.29)
Пример 1.7. Найдите молярную массу газовой смеси (н.у.), состоящей из азота объемом (н.у.) 1,12 дм 3 и кислорода массой 5,76 г.
Решение . По формулам (1.12) и (1.17) находим химическое количество газов и смеси:
n (O 2) = m (O 2) M (O 2) = 5,76 32 = 0,18 (моль),
n (N 2) = V (N 2) V m = 1,12 22,4 = 0,05 (моль).
Таким образом,
n (смеси) = n (O 2) + n (N 2) = 0,05 + 0,18 = 0,23 (моль).
По формуле (1.25) находим объемные доли газов в смеси:
φ (N 2) = 0,05 0,23 = 0,217 ,
φ (O 2) = 0,18 0,23 = 0,783
или (так как смесь состоит из двух газов):
φ(O 2) = 1 − 0,217 = 0,783.
По формуле (1.29) находим молярную массу смеси:
M (смеси) = M (O 2) φ (O 2) + M (N 2) φ (N 2) ;
M (смеси) = 32 ⋅ 0,783 + 28 ⋅ 0,217 = 31,2 (г/моль).
Ответ : 31,2 г/моль.
1. Молярная масса смеси газов находится между значениями молярной массы самого легкого и самого тяжелого газа смеси. Например, молярная масса смеси NH 3 (M = 17 г/моль) и CO 2 (М = 44 г/моль) в зависимости от объемных долей газов может принимать значения 17 < M (смеси) < 44 (г/моль).
2. Если молярные массы газов в смеси одинаковые, то молярная масса смеси не зависит от объемных долей отдельных газов. Например, молярная масса смеси CO, C 2 H 2 и N 2 всегда равна 28 г/моль независимо от объемных долей компонентов.
3. Если к смеси газов добавляется газ, M которого больше, чем M самого тяжелого газа смеси, то M (смеси) возрастает. Например, если к различным по составу смесям N 2 и O 2 добавлять CO 2 , то M (смеси) возрастет.
4. Если к смеси газов добавляется газ, M которого меньше M самого легкого газа смеси, то M (смеси) смеси уменьшается. Например, если к различным по составу смесям Ne и Ar добавлять He, то M (смеси) уменьшится.
5. При равенстве объемных долей газов в смеси молярная масса смеси равна среднеарифметическому молярных масс отдельных газов. Например, для смеси равных объемов CO 2 и O 2:
M (смеси) = M (O 2) + M (CO 2) 2 = 32 + 44 2 = 38 г/моль.
