Количество вещества, молярная масса

Атомы и молекулы имеют чрезвычайно малые массы, например, масса 1 атома углерода 1,993*10^-26 кг, 1 атом кислорода – 2,667*10^-26 кг, масса 1 молекулы воды – 2,989*10^-26 кг. Пользоваться при вычислениях столь малыми величинами неудобно, поэтому в химии и в физике используется понятие атомной единицы массы.

Атомная единица массы (а.е.м.) – величина, равная одной двенадцатой части массы атома изотопа углерода ¹²₆С. 1 а.е.м. = 1,661*10^-27кг.

Сравнивая абсолютные массы атомов и молекул с 1 а.е.м., получают значения относительных атомных и молекулярных масс (A_r, M_r).

Относительная атомная масса – безразмерная величина, показывающая, во сколько раз масса данного атома больше 1 а.е.м.

Относительная молекулярная масса - безразмерная величина, показывающая, во сколько раз масса молекулы больше 1 а.е.м.

Одной из основных физико-химических величин является количество вещества. Количество вещества характеризует число содержащихся в системе структурных частиц (атомов, молекул, ионов, радикалов или условных частиц). Единицей количества вещества является моль.

1 моль – количество вещества, содержащее столько же структурных частиц, сколько содержится атомов в 0,012 кг изотопа углерода.

Число атомов в 0,012 кг изотопа углерода равно 6,022*10²³. Это число называется постоянной Авогадро и обозначается N_A:

N_A = 6,022*10²³

Термин «количество вещества» нельзя употреблять вместо термина «масса вещества», «объем вещества». Нельзя, например, говорить: «количество воды 10 г» или количество воды 10 мл». в этих случаях следует сказать: «масса воды 10 г», «объем воды 10 мл».

Количество вещества – это отношение массы вещества к его молярной массе.

n(_в-ва) = отсюда:

Молярная масса вещества – отношение массы вещества к количеству вещества.

Задачи для самостоятельного решения

Задача № 8.Рассчитать количество железа в килограммовой гире, если она изготовлена из чугуна, содержащего 95% железа. (16,964 моль)

Задача № 9.С каким количеством кальциевой селитры Ca(NO₃)₂ в почву будет внесено столько же азота, сколько его вносится с 264 кг сульфата аммония (NH₄)₂SO₄? (328 кг).

Задача № 10.На сколько граммов возрастет масса 1,5 моль железа при окислении до оксида состава Fe₃O₄?

Задача № 11. Сколько граммов серной кислоты необходимо для образования соли из 0,5 моль цинка и сколько граммов водорода при этом получится? (49г, 1г).

Задача № 12. Какое количество серной кислоты пойдет на нейтрализацию смеси 20 г гидроксида натрия и 14 г гидроксида калия? (37 г).

Задача № 13. Какова масса меди, вытесненной при действии на избыток раствора сульфата меди 14 г железа? (16 г)

Задача № 14.Сколько граммов водорода получится при действии 13 г цинка на раствор, содержащий 35 г серной кислоты? (0,4 г).

Задача № 15. Какую массу хлорида натрия можно получить, смешав 20 г гидроксида натрия с 100 г 20 %-го раствора соляной кислоты и полностью выпарив раствор? (29 г).

Задача № 16. Какое количество вещества серной кислоты имеет массу 245 г? (Ответ: 2,5 моль)

Задача 17.Какая масса серной кислоты содержит такое же количество вещества, какое содержится в 4,0 г гидроксида натрия? (Ответ: 9,8 г).

Некоторые твердые вещества являются кристаллогидратами, т.е. их кристаллическая решетка, кроме частиц основного соединения, содержит молекулы воды. Например, состав кристаллического сульфата меди(II), т.е. медного купороса, выражается формулой CuSO₄^. 5Н₂О, которая показывает, что на 1 моль ионов Cu²⁺ в кристалле приходится 1 моль ионов SO₄^2-b 5 моль молекул воды.

Задач18. В какой массе медного купороса (CuSO₄^. 5H₂O)содержится 16 г безводной соли? (Ответ: 25 г).

^*Задача19. Какую массу Al₂(SO₄)₃^. 18H₂O надо добавить к 4,83 г AlCl₃^. 6H₂O, чтобы затем из полученной смеси можно было получить 5,1 г Al₂O₃? (Ответ: 26,64 г).

Массовая доля элемента

Элементный количественный состав химических соединений принять характеризовать массовой долей элемента.

Массовая доля элемента – есть отношение массы данного элемента к молярной массе соединения, обозначается ῳ. Выражается в долях или в %.

В соответствии с определением можно написать формулы:

ω_(х) = m_(x)/M_(x) ω_(х%) = m_(x) *100%/M_(x),гдеm_(x) – масса элемента Х, содержащаяся в 1 моль данного соединения.

Аналогично оценивается и количественный состав различных смесей, а также содержание примесей или основного компонента в технических реактивах:

ω_(х) = m_(x)/m ω_(х%) = m_(x) *100%/mгде ω_(х) -массовая доля соединения Х; m_(x) – его масса, содержащаяся в смеси или реактиве массой m.

Задачи для самостоятельного решения

Задача20. Вычислить массовые доли углерода, водорода и кислорода в глюкозе (С₆Н₁₂О₆). (Ответ: 40% С; 6,67% Н; 53,33% О).

Задача 21. Вычислить молярную массу дихлорпроизводного некоторого углеводорода, если массовая доля хлора в нем составляет 71,717%. (Ответ: 99 г/моль).

Задача 22.При действии избытка раствора нитрата серебра на 50 г смеси нитрата и хлорида бария получили 28,6 г осадка. Определите массовые доли солей в исходной смеси. (Ответ: 58,4% Ba(NO₃)₂; 41,6% BaCl₂).

Задача23. Оксид трехвалентного металла содержит 47,06 % кислорода (по массе). Определите металл. (Ответ: Ме – Al)