Какое количество молекул содержится
Химия
8 класс
Химия — это наука о веществах. А как измерять вещество? В каких единицах? Вы можете предложить отсчитывать необходимое число молекул вещества, если оно состоит из них. Однако сделать это чрезвычайно сложно. Некоторые из вас предложат измерять вещество в граммах, килограммах или миллиграммах. Но ведь это единицы измерения массы.
Для измерения вещества была выбрана особая единица, в которой как бы соединились число молекул и масса вещества. Эта единица была названа моль.
Чтобы отмерить 1 моль вещества, нужно взять столько граммов его, какова относительная атомная (Аr) или относительная молекулярная масса (Мr) вещества.
Например, 1 моль воды имеет массу, равную 18 г, так как Мr(Н2O) = 18; 1 моль кислорода имеет массу, равную 32 г, так как Мr(O2) = 32; 1 моль железа имеет массу, равную 56 г, так как Mr(Fe) = 56.
А если нужно отмерить 2 моль воды, то сколько граммов её нужно взять? Верно, 36 г (18 × 2). А можно отмерить 0,5 моль кислорода? Конечно, 0,5 моль O2 имеют массу в два раза меньше массы 1 моль, т. е. 16 г (32 : 2). А сколько молей воды взяли, если, например, отмерили 45 г воды? Очевидно, нужно эту массу разделить на массу 1 моль воды (45 г : 18 г/моль = 2,5 моль), т. е. взяли 2,5 моль.
А как связано с количеством вещества число его молекул? Установлено, что 1 моль любого вещества всегда содержит одинаковое число молекул. Это число равно 6 × 1023. В честь итальянского учёного А. Авогадро это число назвали постоянной Авогадро. Обозначают её NA.
Таким образом, 1 моль воды имеет массу 18 г и содержит 6 × 1023 молекул Н2O. 1 моль кислорода O2 имеет массу 32 г и также содержит 6 × 1023 молекул O2.
Очевидно, что в 2 моль воды и любого вещества содержится 12 × 1023 молекул, а в 0,5 моль — 3 × 1023 молекул.
Значит, чтобы узнать число молекул (N), содержащихся в определённом количестве вещества, можно воспользоваться формулой:
где п — количество вещества, т. е. число молей.
Отсюда верны и следующие равенства:
Теперь дадим определение понятия «моль».
Моль — это такое количество вещества, в котором содержится 6 × 1023 молекул этого вещества.
Однако следует помнить, что в молях измеряют и число других частиц: атомов, ионов, электронов и т. д. Во всех случаях 1 моль содержит 6 × 1023 соответствующих частиц (атомов, ионов, электронов и т. д.).
Массу 1 моль вещества называют его молярной массой и обозначают буквой М.
Как вы теперь знаете, количество вещества измеряют в молях и обозначают буквой n, в некоторых учебниках — греческой буквой v («ню»). Чтобы найти количество вещества, нужно его массу разделить на молярную массу:
Следовательно, верны и обратные формулы:
Молярная масса — это физическая величина, которая равна отношению массы вещества к количеству вещества.
Отсюда можно определить и единицу молярной массы — г/моль. М(Н2O) = 18 г/моль.
Вы знаете, что единицу массы, в 1000 раз большую одного грамма, называют килограммом, а единицу массы, в 1000 раз меньшую одного грамма, — миллиграммом. И количество вещества можно измерять не только в молях, но и в киломолях — кмоль (1 кмоль = 1000 моль), и в миллимолях — ммоль (1 моль = 1000 ммоль). Соответственно вместо молярной массы в некоторых случаях удобнее использовать понятия киломолярная масса (кг/кмоль) и миллимолярная масса (мг/ммоль).
Мы определили, как связаны между собой количество вещества и его масса. Теперь решим задачи с использованием рассмотренных выше понятий.
Задача 1. Сколько молекул содержится в 11 г углекислого газа СO2?
Задача 2. Найдите массу 15 × 1023 молекул кислорода.
Ключевые слова и словосочетания
- Количество вещества.
- Моль, киломоль, миллимоль.
- Молярная, киломолярная и миллимолярная массы.
- Постоянная Авогадро.
Работа с компьютером
- Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.
- Найдите в Интернете электронные адреса, которые могут служить дополнительными источниками, раскрывающими содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа. Предложите учителю свою помощь в подготовке нового урока — сделайте сообщение по ключевым словам и словосочетаниям следующего параграфа.
Вопросы и задания
- Сколько молекул содержит: а) 1 кмоль вещества; б) 1 ммоль вещества?
- Найдите массу: а) 0,75 моль азота N2; б) 9 • 1023 молекул глюкозы С6Н12O6; в) 3 кмоль серной кислоты H2SO4.
- Сколько молекул содержат: а) 1,5 моль водорода; б) 7 г водорода; в) 4 кмоль водорода?
- Вставьте пропущенные слова в предложения: «Массу измеряют в миллиграммах, …, килограммах. Количество вещества измеряют в …, …, …».
- Плотность кислорода равна 1,3 г/л. Вычислите количество вещества кислорода, которое содержится в 1 л его. Сколько молекул кислорода содержится в 1 л; в 1 мл; в 1 м3?
Все вещества состоят из атомов. Атом – это мельчайшая, химически неделимая частица вещества. Все типы химических элементов объединены в Периодической системе химических элементов. Атомы одного типа называются химическими элементами. Количество атомов может меняться. Количество атомов одного типа обозначается коэффициентом.
Например, запись 6K означает 6 атомов калия. Запись 7P – это 7 атомов фосфора.
Атомы образуют молекулы. Здесь полезно упомянуть закон постоянства состава: любое определенное химически чистое соединение, состоит из одних и тех же химических элементов, причём отношения их масс постоянны, а относительные числа их атомов выражаются целыми числами. Закон постоянства состава не выполняется для бертоллидов (соединений переменного состава). Однако условно состав многих бертоллидов записывают, как постоянный.
Например, молекула серной кислоты выглядит так: H2SO4. Она состоит из двух атомов водорода, одного атома серы и четырех атомов кислорода.
Количество молекул также обозначается коэффициентом перед формулой молекулы.
Количество любых частиц обозначается, как N.
Например, 7 молекул воды записывается так: 7H2O.
6 молекул углекислого газа: 6CO2. При этом в 6 молекулах углекислого газа содержится 6 атомов углерода C и 12 атомов кислорода O.
Задача. Определите, сколько атомов водорода содержится в 15 молекулах фосфорной кислоты.
N(H3PO4) = 15
В каждой молекуле фосфорной кислоты содержится по 3 атома водорода. Следовательно, атомов водорода в 3 раза больше, чем молекул фосфорной кислоты:
N(H) = 45.
Ответ: в 15 молекулах фосфорной кислоты содержится 45 атомов водорода.
Задача. Определите, какое число молекул сероводорода H2S содержит 300 атомов водорода H.
В каждой молекуле сероводорода содержится по 2 атома водорода. Следовательно, число атомов водорода в 2 раза меньше, чем число молекул сероводорода:
N(H2S) = 1/2*N(H) = 1/2*300 = 150.
Ответ: 300 атомов водорода содержится в 150 молекулах сероводорода.
Задача 1. Определите количество атомов водорода в 12 молекулах аммиака NH3?
Задача 2. Определите количество атомов кислорода, если число молекул хлорангидрида серной кислоты SO2Cl2 равно 6000?
Задача 3. Определите число атомов кислорода в порции, содержащей 6 миллионов частиц медного купороса CuSO4•5H2O.
Задача 4. Определите число молекул в порции метана CH4, если известно, в этой порции содержится 3•106 атомов водорода.
Задача 5. В некоторой порции карбида алюминия Al4C3 содержится 300000 атомов алюминия. Определите число молекул.
Задача 6. Известно, что в некоторой порции серной кислоты H2SO4 всего содержится 350 атомов. Определите число молекул серной кислоты в этой порции.
Задача 7. В некоторой порции содержится смесь углекислого газа СO2 и оксида фосфора (V) P2O5 в соотношении 1:2. Известно, что число молекул углекислого газа в этой смеси равно 42. Определите число атомов кислорода в этой порции.
Задача 8. Известно, что в порции содержится 300 молекул угарного газа CO и 400 молекул сернистого газа SO2. Определите, какое число атомов кислорода содержится в этой порции.
Задача 9. Известно, что в водном растворе фосфорной кислоты на каждую молекулу фосфорной кислоты H3PO4 приходится 20 молекул воды H2O. Общее количество атомов водорода в этом растворе равно 8600. Определите количество атомов кислорода в этом растворе.
Задача 10. Известно, что порции медного купороса CuSO4•5H2O содержится 2700 атомов кислорода. Определите количество атомов водорода в этой порции.