Какое количество атомов кислорода содержится в 2
План урока:
Химическая формула
Массовая характеристика вещества
Количество вещества
Закон Авогадро и следствия с закона
Химическая формула
Химия — уникальная наука, которая обладает своим языком и «алфавитом». Каждый химический элемент имеет своё название и собственный «адрес» в периодической системе.
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.
(Источник)
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.
H2SO4 – зелёным цветом выделены индексы – маленькая цифра, которая записывается справа от символа. Он служит показателем количественного состава.
H2SO4 – красным выделены знаки элементов, они указывают качественный состав.
Рассмотрим примеры составления формул, используя условные обозначения на рисунке.
(Источник)
- Сернистый газ. Из условных обозначений видим, что он состоит из одного атома Серы и двух атомов Кислорода – SO2, читается как эс-о-два.
- Аммиак. Один атом Азота и три Водорода – NH3 (эн-аш-три).
- Фторид серы. Один атом Серы и шесть атомов Фтора – SF6 (эс-фтор-шесть).
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)
Представим перед собой два кубика одинакового объёма 1 см3, только один сделан из свинца, а второй – из алюминия. ρ(Al) = 2.7 г/см3, ρ(Pb) = 11,3 г/см3. Свинцовый кубик будет 4,2 раза тяжелее алюминиевого. С чем это связано?
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∙10−10м и масса m = 19.94∙10−27кг. 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.
Как показывают числовые данные — масса и радиус очень малы, их достаточно трудно увидеть даже в современные оптические микроскопы. Именно по этой причине стали сравнивать атомные массы. На данный момент стандартом сравнения является химический элемент Углерод, а точнее 1/12 часть его массы.
Важно запомнить
(Источник)
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.
Чему равно Ar элемента подскажет периодическая система. Достаточно часто порядковый номер принимают за Ar. Чтобы избежать путаницы, запомним, что порядковый номер — целое число, а Ar записывается десятичной дробью, которую в химических расчётах общепринято округлять до целых (исключение составляет только Хлор).
(Источник)
Например: Ar(Mg) = 24,305 ~ 24
Ar(Fe) = 55,847 ~ 56
Ar(Cl) = 35.453 ~ 35,5
Относительная молекулярная масса (ОММ)
Данная величина относится также к количественным характеристикам. Более точное название — относительная формульная масса, потому что строение веществ бывает разным (в зависимости от того, какими частицами оно образовано).
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.
(Источник)
Определим ОММ, например:
Сероводорода
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 ~ 1) и S (32,064 ~ 32) и путём сложения вычисляем Mr(H2S).
Глюкозы
Mr (C6H12O6) = 6∙Ar(C) + 12∙Ar(H) + 6∙Ar(O) = 6∙12+12∙1 + 6∙16 = 180
Гашёной извести
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.
Фосфата кальция
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.
Состав:
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?
(Источник)
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 ∙ 10−23г), 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∙1023 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:
N = n * NA
Где N – количество структурных единиц.
Важно: не путать эти две величины, оба эти параметра показывают количество, но:
N — количество структурных единиц,
n — количество вещества (моль)
Рассмотрим подробно данные выводы.
Задача 3. Какое количество вещества составляют 2.709 ∙ 1024 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:
m = n * M
Возьмём для примера метан, фруктозу и хлороводород количеством вещества 1 моль.
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 ∙ 1023 структурных единиц.
(Источник)
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:
V = n * Vm
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
(Источник)
Задача 7. Какую массу составляют 18.06 ∙1023 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(He) = 4
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
Задача 1. Определите массу 5 моль серной кислоты и число молекул, которое содержится в данном количестве вещества.
Решение:
Молярная масса вещества – это масса 1 моль вещества. Используя периодическую систему, находим молярную массу серной кислоты
М (H2SO4) = 98 г/моль,
а масса 5 моль H2SO4 в пять раз больше: m = 98 г/моль · 5 моль = 490 г.
Далее, в 1 моль любого вещества содержится 6,02 · 1023 частиц (число Авогадро).
В 5 моль – в 5 раз больше. N = 6,02 · 1023 · 5 = 30,1 · 1023 = 3,01 · 1024 частиц.
Ответ: m (H2SO4)= 490 г; N (H2SO4)= 3,01 · 1024 частиц.
Задача 2. Вычислите количество Н2О, содержащееся в 0,18 г воды. Рассчитайте число молекул, которое содержится в таком количестве вещества.
Решение:
Чтобы рассчитать число молекул, сначала потребуется вычислить количество вещества. Молярная масса воды – 18 г/моль.
Следовательно, в данной порции воды содержится
0,18 г:18 г/моль = 0,01 моль Н2О.
Далее, известно, что в 1 моль любого вещества содержится 6,02 · 1023 структурных единиц (в данном случае молекул).
В 0,01 моль воды содержится 0,01 · 6,02 · 1023= 6,02 · 1021 молекул.
Ответ: ν (Н2О) = 0,01 моль; N (Н2О) = 6,02 · 1021.
Задача 3.Известно, что в кусочке металла массой 1,08 г содержится приблизительно
2,41 · 1022 атомов этого металла. Определите, какой это металл.
Решение: Известно, что 1 моль любого вещества содержит 6,02 · 1023 структурных единиц (атомов или молекул). Рассчитаем, в каком количестве данного металла содержится 2,41 · 1022 атомов. ν (Ме) = (2,41 · 1022) / (6,02 · 1023) = 0,04 моль.
Найдём атомную массу металла: 1,08 г этого металла составляет 0,04 моль, отсюда масса 1 моль этого металла: М (Ме) = 1,08 г:0,04 моль = 27 г/моль.
Ответ: Такую молярную массу имеет алюминий.
Задача 4. В некотором соединении массовая доля азота составляет 30,4%, кислорода – 69,6%. Выведите формулу соединения.
Решение. Пусть 100 г данного вещества. В нём содержится 30,4 г азота и 69,6 г кислорода. Вычислим, какое количество атомов азота и кислорода содержится в данной порции вещества.
Молярная масса атомарного азота составляет 14 г/моль, кислорода – 16 г/моль. Количество азота составляет 30,4 г: 14 г/моль = 2,17 моль.
Количество кислорода составляет 69,6 г: 16 г/моль = 4,35 моль. Следовательно, в этом веществе на 2,17 моль азота приходится 4,35 моль кислорода.
Найдём соотношение количества атомов. Поделим оба числа на наименьшее из них. Получаем соотношение приблизительно 1:2.
Таким образом, на 1 моль атомов азота приходится 2 моль атомов кислорода. Следовательно, формула соединения NO2.
! Решите задачи
1.Какую массу имеют:
а) 1 моль кислорода (О2),
б) 0,5 моль углекислого газа (СО2),
в) 2,5 моль карбоната кальция (СаСО3),
г) 4 моль сульфата натрия (Na2SO4),
д) 0,1 моль дихромата калия (K2Cr2O7),
е) 10 моль сульфата алюминия (Al2(SO4)3),
ж) а моль фосфата бария (Ba3(PO4)2)?
2. Какое количество вещества содержится:
а) в 2,3 г натрия,
б) в 270 г алюминия,
в) в 168 г железа,
г) в 10 г водорода (Н2),
д) в 80 г кислорода (О2),
е) в 160 г метана (СН4),
ж) в 1170 г хлорида натрия (поваренной соли, NaCl)?
3. Определите, где содержится больше атомов:
а) в 2 моль свинца или в 2моль цинка,
б) в 1 г серебра или в 1 г золота,
в) в 27 г алюминия или в 56 г железа,
г) в 48 г магния или в 69 г натрия,
д) в а моль калия или в а моль хрома,
е) в а г меди или в а г железа?
4. Определите, где содержится больше молекул:
а) в 2,5 моль углекислого газа (СО2) или в 2,5 моль сернистого газа (SO2),
б) в 3 моль кислорода (О2) или в 2 моль озона (О3),
в) в 132 г углекислого газа (СО2) или в 64 г метана (СН4),
г) в а г аммиака или в а г метана?
5.Определите, где содержится больше атомов кислорода:
а) в 1 моль кисдорода (О2) или в 1 моль озона (О3),
б) в 2 моль озона или в 3 моль кислорода ?
6. Известно, что 140 г некоторого металла содержат 2,5 моль атомов этого металла. Определите, какой это металл.
7. Известно, что 5 моль двухатомных молекул некоторого неметалла имеют массу 140 г. О каком неметалле идет речь?
8. В какой массе железа содержится столько же атомов, сколько их содержится в 256 г меди?
9. В какой массе воды содержится столько же молекул воды, сколько молекул содержится в 4,4 г углекислого газа (СО2)?
10. Рассчитайте число молекул, которое содержится в:
а) 4 моль углекислого газа (СО2),
б) 10 г водорода (Н2),
в) 90 г воды,
г) а г метана (СН4).
11. Какую массу будут иметь:
а) 6,02 • 1023 молекул метана (СН4),
б) 9,03 • 1023 молекул углекислого газа (СО2),
в) 1,806 •1024 молекул сернистого газа (SO2),
г) 6,02 • 1024молекул хлороводорода (НС1),
д) 3,01 • 1024 молекул кислорода(02),
е) 3,01 • 1021 молекул оксида азота (II) (NO),
ж) а молекул озона (О3)?
12. Сравните, где содержится больше молекул:
а) в 90 г воды или в 128 г кислорода;
б) в 5 моль углекислого газа или в 90 г воды;
в) в 36 см3 воды или в 3 моль водорода?
13.В каком количестве сульфата натрия Na2SO4 содержится 0,4 моль ионов натрия?
14. В каком количестве тиосульфата натрия Na2S2O3 содержится 21 моль атомов кислорода?
15. Выведите формулу соединения, в котором массовая доля хрома составляет 68,42%, массовая доля кислорода составляет 31,58%.
16. Выведите формулу соединения, в котором массовая доля фосфора составляет 43,66%, массовая доля кислорода составляет 56,34%.
17. Выведите формулу соединения, в котором массовая доля калия составляет 26,53%, хрома – 35,37%, кислорода — 38,10%.
18. В некотором соединении массовые доли азота, водорода и кислорода соответственно равны 35%,5% и 60%. выведите формулу этого соединения.
19. Составьте формулу соединения, в котором массовые доли элементов приближенно равны: углерода – 25,40%, водорода – 3,17%, хлора – 37,57%.
Грамм-атом и грамм-молекула являются химическими мерами веса, широко применяющимися в расчетах.
Грамм-атомом (г-атом) называется количество граммов элемента, численно равное его атомному весу. Например, если атомный вес кислорода равен 16 у.е., то грамм-атом кислорода равен 16 г. Если атомный вес серы равен 32 у.е., то ее грамм-атом равен 32 г. Грамм-атом водорода равен 1 г.
Если сравнить между собой грамм-атомы различных элементов, то нетрудна прийти к выводу, что в них содержится одинаковое число атомов. Например, возьмем 1 г водорода и 1 г кислорода. Если сравнить между собой атомы кислорода и водорода по весу, то атом кислорода в 16 раз тяжелее атома водорода, поэтому в 1 г водорода будет содержаться в 16 раз больше атомов, чем в 1 г кислорода, а чтобы иметь столько же атомов кислорода, сколько имеется атомов водорода в 1 г водорода, надо взять 16 г кислорода.
На 1г водорода — это грамм-атом водорода, а 16 г кислорода — это грамм-атом кислорода. Следовательно, в грамм-атомах водорода и кислорода содержится одинаковое количество атомов. Так как подобное рассуждение можно провести для любого элемента, то ясно, что в грамм-атоме любого элемента содержится одно и то же число атомов.
Грамм-молекулой (или молем) называется количество граммов вещества, численно равное его молекулярному весу. Например, 1 моль Н2O равен 18 г.
В 1 моле любого вещества содержится одно и то же число молекул. Это число, равное количеству атомов в грамм-атоме и высчитанное итальянским химиком Авогадро, равно 6,02-1023 частиц. Оно получило название числа Авогадро.
Если нужно вычислить, в каком количестве едкого натра NaOH содержится столько же молекул, сколько в 9 г воды, то поступают так:
1 моль NaOH = 23 + 16 + 1 = 40г 1 моль Н2О = 2+16=18г
Далее подсчитывают, какую долю грамм-молекулы воды составляют 9 г:
9:18 = 0,5 моля.
Так как в 1 моле любого вещества содержится одинаковое число молекул, то в равных долях грамм-молекул разных веществ также содержится одно и то же число молекул. Очевидно, чтобы иметь столько же молекул NaOH, сколько их содержится в 0,5 моля воды, мы должны взять 0,5 моля NaOH, т. е. 40 · 0,5 = 20 г едкого натра.
■ 1. Что такое грамм-атом? (См. Ответ)
2. Что такое грамм-молекула?
3. Правильно ли сказать: а) что 1 г кислорода и 1 грамм-атом кисло-
рода — это одно и то же; б) что 1 г водорода и 1 грамм-атом водорода — это одно и то же? Почему?
4. Как доказать, что в 1 грамм-атоме любого элемента содержится
одно и то же число атомов?
5. Что такое число Авогадро?
6. В каком количестве меди Си содержится столько же атомов, сколько их находится в 16 г серы S? (См. Ответ)
7. Сколько нужно взять серной кислоты H2SO4 чтобы иметь столько же молекул, сколько их содержится в 9 г воды? (См. Ответ)
2. Расчеты по формулам
Пользуясь понятием о грамм-атоме и грамм-молекуле, можно производить простейшие расчеты.
Пример 1. Рассчитайте, сколько железа Fe содержится в 116 г магнитной окиси железа Fe3O4.
Дано: 116 г Fe3O4
Найти: Fe (г) ?
Решение:
Атомный вес железа равен 56 у.е.; 1 грамм-атом = 56 г. Атомный вес кислорода равен 16 у.е.; 1 грамм-атом О = 16 г. Молекулярный вес магнитной окиси железа равен
56 · 3+ 16 · 4 = 232 у. е.
1 моль Fe3O4 = 232 г. Далее рассуждаем так: в 232 г Fe3O4 содержится 56-3 = 168 г Fe » 116 » Fe3O4 » х » Fe,
где за х принимается неизвестное количество железа, содержащееся в 116 г.
Составим и решим пропорцию: 232:116 = 168 : x
x = (168 · 116) : 232 = 84 г Fe
Ответ: в 116 г магнитной окиси железа содержится 84 г железа.
Пример 2. В каком количестве окиси ртути HgO содержится 100 г ртути Hg.
Дано: 100 г Hg
Найти: HgO (г) ?
Решение:
Атомный вес ртути равен 200 у.е.; 1 грамм-атом Hg = 200 г.
Атомный.вес кислорода равен 16 у.е.; 1 грамм-атом О = 16 г. Молекулярный вес окиси ртути равен 200 + 16 = 216 у.е.; 1 моль HgO = 216 г.
Примем неизвестное количество окиси ртути за х. Далее рассуждаем так: в 216 г HgO содержится 200 г Hg » x » HgO » 100 » Hg
Составим и решим пропорцию:
216 : x = 200:100
x = (100 · 216) : 200 = 108 г HgO
Ответ: 100 г ртути содержится в 108 г окиси ртути.
Пример 3. Сколько грамм-атомов железа Fe содержится в 4 молях сульфида железа FeS?
Дано: 4 моля FeS
Найти: Fe (г-атом)?
Решение:
Примем неизвестное количество грамм-атомов железа за х. Далее рассуждаем так.
В 1 молекуле сернистого железа содержится 1 атом железа.
Следовательно, в 1 моле FeS содержится 1 грамм-атом железа. Но у нас не один, а 4 моля FeS. В данном случае и без пропорции ясно, что в 4 молях FeS содержится 4 грамм-атома железа.
Пример 4. В каком количестве грамм-молекул медного купороса CuSO4 содержится 2 грамм-атома кислорода?
Дано: 2 грамм-атома О
Найти: CuSO4 (моль) ?
Решение:
Примем неизвестное количество грамм-молекул медного купороса за х. Далее рассуждаем так: в 1 молекуле CuSO4 содержится 4 атома О. Следовательно, в 1 моле CuSO4 содержится 4 грамм-атома О, а в х молях CuSO4 содержится 2 грамм-атома О.
Составим и решим пропорцию: 1 : x = 4 : 2;
x = (2 · 1) : 4 = 0,5 моля CuSO4
Ответ: в 0,5 моля медного купороса содержится 2 грамм-атома кислорода.
Пример 5. Сколько граммов натрия Na содержится в 6 молях поваренной соли NaCl?
Дано: 6 молей NaCl
Найти: Na (г) ?
Решение:
В 1 молекуле NaCl содержится 1 а том Na, а в 1 моле NaCl содержится 1 грамм-атом Na. Соответственно в 6 молях NaCl содержится 6 грамм-атомов Na.
Итак, мы определили количество натрия, но только в грамм-атомах, а нам требуется определить его в граммах. Для этого нужно проделать несложный расчет, чтобы перевести грамм-атомы в граммы. Атомный вес Na23 у.е.; 1 грамм-атом Na = 23 г, а у нас 6 грамм-атомов Na. Их вес 23 · 6 = 138 г.
Ответ: в 6 молях поваренной соли содержится 138 г натрия.
Пример 6. Сколько грамм-атомов железа Fe содержится в 304 г железного купороса FeSO4?
Дано: 304 г FeSO4
Найти: Fe (г-атом) ?
Решение:
Рассчитаем сначала, какое количество граммов железа содержится в 304 г FeSO4. Атомный вес железа равен 56 у.е.; 1 грамм-атом Fe равен 56 г.
Атомный вес серы равен 32 у.е.; 1 грамм-атом S равен 32 г. Атомный вес кислорода равен 16 у.е.; 1 грамм-атом кислорода равен 16 г.
Грамм-молекула FeSO4 равна 56 + 32 + 16 · 4 = 152 г.
в 152 г FeSO4 содержится 56 г Fe » 304 » FeSO4 » х » Fe
Составим и решим пропорцию: 152 : 304 = 56 : x.
x = (304 · 56) : 152 = 112 г Fe.
Теперь надо перевести граммы железа в грамм-атомы. 1 грамм-атом Fe = 56 г, следовательно, 112 г составляют 2 грамм-атома Fe.
Ответ: в 304 г железного купороса содержится 2 грамм-атома железа.
■ 8. Сколько граммов железа содержится в 44 г сульфида железа FeS? (См. Ответ)
9. В каком количестве карбоната меди CuCO3 содержится 32 г меди Сu?
10. Сколько грамм-атомов кислорода содержится в 5 молях воды?
11. Сколько граммов серебра содержится в 7 молях нитрата серебра AgNO3?
12. Сколько грамм-атомов ртути содержится в 434 г окиси ртути HgO? (См. Ответ)
3. Расчеты по уравнениям реакций
Пользуясь понятиями «грамм-атом» и «грамм-молекула», можно производить расчеты по уравнениям реакций.
По уравнениям реакций можно рассчитать количество образующегося продукта реакции или количество сырья, необходимого для получения того или иного продукта.
Пример 1. Определите, какое количество ртути Hg образуется при разложении 21,6 г окиси ртути HgO.
Дано: 21,6 г HgO
Найти: Hg (г) ?
Решение:
При решении таких задач прежде всего необходимо написать уравнение реакции:
2HgO = 2Hg + O2
Вещество, количество которого нам дано, мы подчеркнем одной чертой, а то вещество, которое требуется определить,— двумя чертами и под ними поставим грамм-молекулярный вес этих соединений. Если имеется коэффициент, грамм-молекулярный вес на него умножается:
2HgO : (216 · 2) = 2Hg : (200 · 2) + O2
Затем производим расчет. По нашему уравнению из 432 г HgO получается 400 r Hg, а из 21,6 г HgO получается х г Hg
x = (21,6 · 400) : 432 = 20 г Hg
Ответ. Из 21,6г HgO можно получить 20 г Hg.
Пример 2. Какое количество железа потребуется для вытеснения 0,5 грамм-атома меди Сu из медного купороса CuSO4?
Дано: 0,5 г-атома Сu
Найти: Fe (г) ?
Решение:
Последовательность решения совершенно такая же, как и в предыдущей задаче. Разница лишь в том, что в первой задаче нужно было определить вес продукта реакции по исходному веществу, а здесь, наоборот, определяется количество исходного вещества по продукту реакции. Составляем уравнение реакции и подчеркиваем нужные нам вещества:
Fe : (56г) + CuSO4 = FeSO4 + Cu : (64г)
Здесь за х мы примем неизвестное количество железа. Рассуждаем следующим образом. По уравнению реакции для вытеснения 1 грамм-атома меди требуется 1 грамм-атом железа. Соответственно для вытеснения 0,5 грамм-атома меди необходимо 0,5 грамм-атома железа, которые составляют 56 · 0,5 = 28 г.
Ответ: для вытеснения 0,5 грамм-атома меди требуется 28 г железа.
■ 13. Какое количество жженой магнезии MgO образуется при сжигании магния Mg в 5 молях кислорода O2? (См. Ответ)
14. Сколько алюминия Аl потребуется для получения 51 г окиси алюминия Аl2O3 при окислении алюминия кислородом воздуха?
15. Сколько сульфида ртути HgS получится при растирании с серой 2 г ртути Hg?
16. Сколько грамм-молекул воды получится при сжигании в кислороде 7 грамм-молекул водорода Н2? (См. Ответ)
Статья на тему Грамм атом грамм-молекула