Какое количество вещества содержится в газе

Что такое моль?

Характеристики физических тел, химических веществ описываются при помощи определенных параметров, которые имеют единицы измерения. Так, например, масса любого вещества в системе СИ измеряется в килограммах, а объем в литрах.

При составлении химических уравнений мы рассматриваем качественный состав химической реакции, то есть определяем, какие вещества вступают в химическую реакцию, и какие образуются. Например, реакция магния с серой описывается следующим химическим уравнением:

Mg + S = MgS.

Из уравнения реакции следует, что при взаимодействии одного атома магния с одним атомом серы образуется одна формульная единица сульфида магния MgS. Естественно, невозможно взвесить один или два атома. Это и не нужно, так как для определения количества частиц, вступающих и образующихся в результате химических реакций, используется физическая величина – количество вещества.

Количество вещества– физическая величина, которая определяет количество структурных частиц (атомов, молекул, ионов) в определенной порции вещества.                  В системе СИ количество вещества допускается обозначать двумя символами: «n» (эн) и «????» (ню). В химии более распространен второй символ, это греческая буква ню.

Любая физическая величина имеет единицу измерения. Единицей измерения количества вещества является моль. Сколько же частиц составляет 1 моль?

Моль – это количество вещества, содержащее столько же частиц (атомов, молекул, ионов), сколько содержится атомов углерода в 12 г углерода.

Термин «моль» происходит от латинского слова moles – количество, масса, счётное множество. Слово «моль» не склоняется, если перед ним есть число, но склоняется, если числа нет. Например: взято 2 моль водорода, определение моля.

Путем измерений было установлено, что в 12 г углерода, содержится 6,02·1023 атомов углерода. Следовательно, 1 моль любого вещества содержит одинаковое количество структурных частиц, а именно 6,02·1023. Вода количеством вещества 1 моль содержит 6,02·1023 молекул воды. Железо количеством вещества 1 моль содержит 6,02∙1023 атомов железа и так далее. 

Количество структурных частиц, содержащихся в 1 моль любого вещества, – величина постоянная, и названа в честь итальянского ученого Амадео Авогадро – постоянной (числом) Авогадро. Постоянную Авогадро обозначают символом NA.

                                                     NA= 6,02·1023 атомов

Какова единица измерения постоянной Авогадро? Данная величина показывает количество частиц N, содержащихся в 1 моль ????. Можем записать:        

                                             n = N / NA

где N – число структурных звеньев, а NA — постоянная Авогадро

                                                     n = m / M

где m – масса вещества (г), а М – его молярная масса (г/моль).

                                              n= V /Vm

где V – объем газа (л), а Vm – молярный объем (л/моль). Vm = 22,4(л/моль).

Примеры решения задач

Рассмотрим примеры задач, в которых используются понятия моль, количество частиц, постоянная Авогадро.

Задача 1. Определите количество атомов, содержащихся в 2 моль фосфора.

Решение:

Для нахождения количества частиц, в данном случае атомов фосфора, мы должны применить формулу:

N = n ·NA

N(P) = 2 моль·6,02∙1023 атомов = 12,04·1023 атомов

Ответ: 12,04·1023 атомов фосфора

Задача 2. Вычислите массу (г) железа, взятого количеством вещества 0, 5 моль?

Дано: ν(Fe)=0,5 моль

Найти: m(Fe) — ?                               

                          Решение:

     m = M · ν

M(Fe) = Ar(Fe) = 56 г/моль (Из периодической системы)

m (Fe) = 56 г/моль · 0,5 моль = 28 г

Ответ: m (Fe) =28 г

Задача 3. Вычислите массу (г) 12,04· 1023 молекул оксида кальция CaО?

Дано: N(CaO)= 12,04 ·1023 молекул

Найти: m(СaO) — ?

                                         Решение:

m = M · ν,         ν= N/Na,

следовательно, формула для расчёта

m = M · (N/Na)

M(CaO) = Ar(Ca) + Ar(O) = 40 + 16 = 56 г/моль

m= 56 г/моль · (12,04 1023/6.02 ·1023 1/моль) = 112 г

Ответ: m= 112 г

Задача 4. Какое количество вещества содержится в 33 г оксида углерода (IV)?

5. Какое число молекул содержится в 2,5 моль кислорода?

Ответ: N(O2) = 1,505 • 1024.

Упражнения и задачи

1. Рассчитайте количество вещества углекислого газа (СO2), если число его молекул равно    1) 1,204·1024;  2) 3,01·1023;

2. Вычислите число молекул в указанных ниже веществах, если их количество вещества равно:       1) 5 моль кислорода O2;     2) 0,25 моль бромоводорода HBr;

3. Какое количество вещества содержится в 54 г воды ?

4. Вычислите массу (г) 18,06· 1023  молекул оксида кальция К2О.