Что такое количество вещества в физике. Как найти массу вещества

Класс: 8

Цель: Познакомить учащихся с понятиями «количество вещества», «молярная масса» дать представление о постоянной Авогадро. Показать взаимосвязь количества вещества, числа частиц и постоянной Авогадро, а также взаимосвязь молярной массы, массы и количества вещества. Научить производить расчёты.

Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний.

Ход урока

I. Организационный момент

II. Проверка д/з по теме: «Типы химических реакций»

III. Изучение нового материала

1. Количество вещества – моль

Вещества вступают в реакцию в строго определённых соотношениях. Например, чтобы получить вещество вода нужно взять столько водорода и кислорода, чтобы на каждые две молекулы водорода приходилась одна молекула кислорода:

2Н 2 + O 2 = 2Н 2 О

Чтобы получить вещество сульфид железа, нужно взять столько железа и серы, чтобы на каждый атом железа приходился один атом серы.

Чтобы получить вещество оксид фосфора, нужно взять столько молекул фосфора и кислорода, чтобы на четыре молекулы фосфора приходилось пять молекул кислорода.

Определить количество атомов, молекул и других частиц на практике невозможно – они слишком малы и не видны невооружённым глазом. Для определения числа структурных единиц (атомов, молекул) в химии применяют особую величину – количество вещества (v – ню) . Единицей количества вещества является моль .

Моль – это количество вещества, которое содержит столько структурных частиц (атомов, молекул), сколько атомов содержится в 12 г углерода.

Экспериментально установлено, что 12 г углерода содержит 6·10 23 атомов. Значит один моль любого вещества, независимо от его агрегатного состояния содержит одинаковое число частиц – 6· 10 23 .

1 моль кислорода (O 2) содержит 6·10 23 молекул.
1 моль водорода (Н 2) содержит 6·10 23 молекул.
1 моль воды (Н 2 O) содержит 6·10 23 молекул.
1 моль железа (Fe) содержит 6·10 23 молекул.

Задание: Используя полученную информацию, ответьте на вопросы:

а) сколько атомов кислорода содержится в 1 моле кислорода?

– 6·10 23 ·2 = 12· 10 23 атомов.

б) сколько атомов водорода и кислорода содержится в 1 моле воды (Н 2 O)?

– 6·10 23 ·2 = 12· 10 23 атомов водорода и 6·10 23 атомов кислорода.

Число 6·10 23 названо постоянной Авогадро в честь итальянского учёного 19 века и обозначается NА. Единицы измерения атомы/моль или молекулы/моль.

2. Решение задач на нахождение количества вещества

Часто нужно знать, сколько частиц вещества содержится в определённом количестве вещества. Или же найти количество вещества по известному числу молекул. Эти расчёты можно сделать по формуле:

где N – число молекул, NА – постоянная Авогадро, v – количество вещества. Из этой формулы можно выразить количество вещества.

v = N / NА

Задача 1. Сколько атомов содержится в 2 молях серы?

N = 2·6·10 23 = 12·10 23 атомов.

Задача 2. Сколько атомов содержится в 0,5 молях железа?

N = 0,5·6·10 23 = 3·10 23 атомов.

Задача 3. Сколько молекул содержится в 5 молях углекислого газа?

N = 5·6·10 23 = 30·10 23 молекул.

Задача 4. Какое количество вещества составляет 12·10 23 молекул этого вещества?

v = 12·10 23 / 6·10 23 = 2 моль.

Задача 5. Какое количество вещества составляет 0,6·10 23 молекул этого вещества?

v = 0,6·10 23 / 6·10 23 = 0,1 моль.

Задача 6. Какое количество вещества составляет 3·10 23 молекул этого вещества?

v = 3·10 23 / 6·10 23 = 0,5 моль.

3. Молярная масса

Для химических реакций нужно учитывать количество вещества в молях.

В: Но как на практике отмерить 2, или 2,5 моль вещества? В каких единицах лучше всего измерять массу веществ?

Для удобства в химии используют молярную массу.

Молярная масса – это масса одного моля вещества.

Обозначается – М. Измеряется в г/моль.

Молярная масса равна отношению массы вещества к соответствующему количеству вещества.

Молярная масса – величина постоянная. Численное значение молярной массы соответствует значению относительной атомной или относительной молекулярной массы.

В: Как можно найти значения относительной атомной или относительной молекулярной массы?

Мr (S) = 32; M (S) = 32 г/моль – что соответствует 1 молю серы

Мr (Н 2 О) = 18; М (Н 2 О) = 18 г/моль – что соответствует 1 молю воды.

4. Решение задач на нахождение массы вещества

Задача 7. Определить массу 0,5 моль железа.

Задача 8. Определить массу 0,25 моль меди

Задача 9. Определить массу 2 моль углекислого газа (СO 2)

Задача 10. Сколько молей оксида меди – CuО составляют 160 г оксида меди?

v = 160 / 80 = 8 моль

Задача 11. Сколько молей воды соответствуют 30 г воды

v = 30/18 = 1,66 моль

Задача 12. Сколько молей магния соответствует его 40 граммам?

v = 40 /24 = 1,66 моль

IV. Закрепление

Фронтальный опрос:

Что такое количество вещества?
Чему равен 1 моль любого вещества?
Что такое молярная масса?
Отличается ли понятия «моль молекул» и «моль атомов»?
Объясните на примере молекулы аммиака NН3.
Зачем необходимо знать формулы при решении задач?

Задачи:

Сколько молекул содержится в 180 граммах воды?
Сколько молекул составляет 80 г углекислого газа?

V. Домашнее задание

Изучить текст параграфа, составить две задачи: на нахождение количества вещества; на нахождение массы вещества.

Литература:

Гара Н.Н. Химия. Уроки в 8 классе: пособие для учителя. _ М.: Просвещение, 2009.
Рудзитес Г.Е., Фельдман Ф.Г. Химия. 8 класс.: Учебник для общеобразовательных учебных учреждений – М.: Просвещение, 2009.

Одной из основных единиц в Международной системе единиц (СИ) является единица количества вещества – моль.

Моль – это такое количество вещества, которое содержит столько структурных единиц данного вещества (молекул, атомов, ионов и др.), сколько атомов углерода содержится в 0,012 кг (12 г) изотопа углерода 12 С .

Учитывая, что значение абсолютной атомной массы для углерода равно m (C) = 1,99 · 10  26 кг, можно рассчитать число атомов углерода N А , содержащееся в 0,012 кг углерода.

Моль любого вещества содержит одно и то же число частиц этого вещества (структурных единиц). Число структурных единиц, содержащихся в веществе количеством один моль равно 6,02·10 23 и называется числом Авогадро (N А ).

Например, один моль меди содержит 6,02·10 23 атомов меди (Cu), а один моль водорода (H 2) – 6,02·10 23 молекул водорода.

Молярной массой (M) называется масса вещества, взятого в количестве 1 моль.

Молярная масса обозначается буквой М и имеет размерность [г/моль]. В физике пользуются размерностью [кг/кмоль].

В общем случае численное значение молярной массы вещества численно совпадает со значением его относительной молекулярной (относительной атомной) массы.

Например, относительная молекулярная масса воды равна:

Мr(Н 2 О) = 2Аr (Н) + Аr (O) = 2∙1 + 16 = 18 а.е.м.

Молярная масса воды имеет ту же величину, но выражена в г/моль:

М (Н 2 О) = 18 г/моль.

Таким образом, моль воды, содержащий 6,02·10 23 молекул воды (соответственно 2·6,02·10 23 атомов водорода и 6,02·10 23 атомов кислорода), имеет массу 18 граммов. В воде, количеством вещества 1 моль, содержится 2 моль атомов водорода и один моль атомов кислорода.

1.3.4. Связь между массой вещества и его количеством

Зная массу вещества и его химическую формулу, а значит и значение его молярной массы, можно определить количество вещества и, наоборот, зная количество вещества, можно определить его массу. Для подобных расчетов следует пользоваться формулами:

где ν – количество вещества, [моль]; m – масса вещества, [г] или [кг]; М – молярная масса вещества, [г/моль] или [кг/кмоль].

Например, для нахождения массы сульфата натрия (Na 2 SO 4) количеством 5 моль найдем:

1) значение относительной молекулярной массы Na 2 SO 4 , представляющую собой сумму округленных значений относительных атомных масс:

Мr(Na 2 SO 4) = 2Аr(Na) + Аr(S) + 4Аr(O) = 142,

2) численно равное ей значение молярной массы вещества:

М(Na 2 SO 4) = 142 г/моль,

3) и, наконец, массу 5 моль сульфата натрия:

m = ν · M = 5 моль · 142 г/моль = 710 г.

Ответ: 710.

1.3.5. Связь между объемом вещества и его количеством

При нормальных условиях (н.у.), т.е. при давлении р , равном 101325 Па (760 мм. рт. ст.), и температуре Т, равной 273,15 К (0 С), один моль различных газов и паров занимает один и тот же объем, равный 22,4 л.

Объем, занимаемый 1 моль газа или пара при н.у., называется молярным объемом газа и имеет размерность литр на моль.

V мол = 22,4 л/моль.

Зная количество газообразного вещества (ν) и значение молярного объема (V мол) можно рассчитать его объем (V) при нормальных условиях:

V = ν · V мол,

где ν – количество вещества [моль]; V – объем газообразного вещества [л]; V мол = 22,4 л/моль.

И, наоборот, зная объем (V ) газообразного вещества при нормальных условиях, можно рассчитать его количество (ν):

Задачи на определение формулы органического вещества бывают нескольких видов. Обычно решение этих задач не представляет особых сложностей, однако часто выпускники теряют баллы на этой задаче. Причин бывает несколько:

Некорректное оформление;
Решение не математическим путем, а методом перебора;
Неверно составленная общая формула вещества;
Ошибки в уравнении реакции с участием вещества, записанного в общем виде.

Типы задач в задании С5.

Определение формулы вещества по массовым долям химических элементов или по общей формуле вещества;
Определение формулы вещества по продуктам сгорания;
Определение формулы вещества по химическим свойствам.

Необходимые теоретические сведения.

Массовая доля элемента в веществе.
Массовая доля элемента — это его содержание в веществе в процентах по массе.
Например, в веществе состава С 2 Н 4 содержится 2 атома углерода и 4 атома водорода. Если взять 1 молекулу такого вещества, то его молекулярная масса будет равна:
Мr(С 2 Н 4) = 2 12 + 4 1 = 28 а.е.м. и там содержится 2 12 а.е.м. углерода.
Чтобы найти массовую долю углерода в этом веществе, надо его массу разделить на массу всего вещества:
ω(C) = 12 2 / 28 = 0,857 или 85,7%.
Если вещество имеет общую формулу С х Н у О z , то массовые доли каждого их атомов так же равны отношению их массы к массе всего вещества. Масса х атомов С равна — 12х, масса у атомов Н — у, масса z атомов кислорода — 16z.
Тогда
ω(C) = 12 х / (12х + у + 16z)

Если записать эту формулу в общем виде, то получится следующее выражение:
Молекулярная и простейшая формула вещества.
Молекулярная (истинная) формула — формула, в которой отражается реальное число атомов каждого вида, входящих в молекулу вещества.
Например, С 6 Н 6 — истинная формула бензола.
Простейшая (эмпирическая) формула — показывает соотношение атомов в веществе.
Например, для бензола соотношение С:Н = 1:1, т.е. простейшая формула бензола — СН.
Молекулярная формула может совпадать с простейшей или быть кратной ей.

Примеры.

Если в задаче даны только массовые доли элементов, то в процессе решения задачи можно вычислить только простейшую формулу вещества. Для получения истинной формулы в задаче обычно даются дополнительные данные — молярная масса, относительная или абсолютная плотность вещества или другие данные, с помощью которых можно определить молярную массу вещества.
Относительная плотность газа Х по газу У — D поУ (Х).
Относительная плотность D — это величина, которая показывает, во сколько раз газ Х тяжелее газа У. Её рассчитывают как отношение молярных масс газов Х и У:
D поУ (Х) = М(Х) / М(У)
Часто для расчетов используют относительные плотности газов по водороду и по воздуху .
Относительная плотность газа Х по водороду:
D по H 2 = M (газа Х) / M (H 2) = M (газа Х) / 2
Воздух — это смесь газов, поэтому для него можно рассчитать только среднюю молярную массу. Её величина принята за 29 г/моль (исходя из примерного усреднённого состава).
Поэтому:
D по возд. = М (газа Х) / 29
Абсолютная плотность газа при нормальных условиях.
Абсолютная плотность газа — это масса 1 л газа при нормальных условиях. Обычно для газов её измеряют в г/л.
ρ = m (газа) / V (газа)
Если взять 1 моль газа, то тогда:
ρ = М / V m ,
а молярную массу газа можно найти, умножая плотность на молярный объём.

Общие формулы веществ разных классов.
Часто для решения задач с химическими реакциями удобно пользоваться не обычной общей формулой, а формулой, в которой выделена отдельно кратная связь или функциональная группа.

Класс органических веществ	Общая молекулярная формула	Формула с выделенной кратной связью и функциональной группой
Алканы	C n H 2n+2	—
Алкены	C n H 2n	C n H 2n+1 -CH=CH 2
Алкины	C n H 2n−2	C n H 2n+1 -C≡CH
Диены	C n H 2n−2	—
Гомологи бензола	C n H 2n−6	С 6 Н 5 -С n H 2n+1
Предельные одноатомные спирты	C n H 2n+2 O	C n H 2n+1 -OH
Многоатомные спирты	C n H 2n+2 O x	C n H 2n+2−x (OH) x
Предельные альдегиды	C n H 2n O
Сложные эфиры	C n H 2n O 2

Определение формул веществ по массовым долям атомов, входящих в его состав.

Решение таких задач состоит из двух частей:

сначала находят мольное соотношение атомов в веществе — оно соответствует его простейшей формуле. Например, для вещества состава А х В у соотношение количеств веществ А и В соответствует соотношению числа их атомов в молекуле:
х: у = n(A) : n(B);
затем, используя молярную массу вещества, определяют его истинную формулу.

Пример 1.
Определить формулу вещества, если оно содержит 84,21% С и 15,79% Н и имеет относительную плотность по воздуху, равную 3,93.

Решение примера 1.

Пусть масса вещества равна 100 г. Тогда масса С будет равна 84,21 г, а масса Н — 15,79 г.
Найдём количество вещества каждого атома:
ν(C) = m / M = 84,21 / 12 = 7,0175 моль,
ν(H) = 15,79 / 1 = 15,79 моль.
Определяем мольное соотношение атомов С и Н:
С: Н = 7,0175: 15,79 (сократим оба числа на меньшее) = 1: 2,25 (домножим на 4) = 4: 9.
Таким образом, простейшая формула — С 4 Н 9 .
По относительной плотности рассчитаем молярную массу:
М = D (возд.) 29 = 114 г/моль.
Молярная масса, соответствующая простейшей формуле С 4 Н 9 — 57 г/моль, это в 2 раза меньше истинно молярной массы.
Значит, истинная формула — С 8 Н 18 .

Есть гораздо более простой метод решения такой задачи, но, к сожалению, за него не поставят полный балл . Зато он подойдёт для проверки истинной формулы, т.е. с его помощью вы можете проверить своё решение.

Метод 2: Находим истинную молярную массу (114 г/моль), а затем находим массы атомов углерода и водорода в этом веществе по их массовым долям.
m(C) = 114 0,8421 = 96; т.е. число атомов С 96/12 = 8
m(H) = 114 0,1579 = 18; т.е число атомов Н 18/1 = 18.
Формула вещества — С 8 Н 18 .

Ответ: С 8 Н 18 .

Пример 2.
Определить формулу алкина с плотностью 2,41 г/л при нормальных условиях.

Решение примера 2.

Общая формула алкина С n H 2n−2
Как, имея плотность газообразного алкина, найти его молярную массу? Плотность ρ — это масса 1 литра газа при нормальных условиях.
Так как 1 моль вещества занимает объём 22,4 л, то необходимо узнать, сколько весят 22,4 л такого газа:
M = (плотность ρ) (молярный объём V m) = 2,41 г/л 22,4 л/моль = 54 г/моль.
Далее, составим уравнение, связывающее молярную массу и n:

14 n − 2 = 54, n = 4.
Значит, алкин имеет формулу С 4 Н 6 .

Ответ: С 4 Н 6 .

Пример 3.
Определить формулу предельного альдегида, если известно, что 3 10 22 молекул этого альдегида весят 4,3 г.

Решение примера 3.

В этой задаче дано число молекул и соответствующая масса. Исходя из этих данных, нам необходимо вновь найти величину молярной массы вещества.
Для этого нужно вспомнить, какое число молекул содержится в 1 моль вещества.
Это число Авогадро: N a = 6,02 10 23 (молекул).
Значит, можно найти количество вещества альдегида:
ν = N / Na = 3 10 22 / 6,02 10 23 = 0,05 моль ,
и молярную массу:
М = m / n = 4,3 / 0,05 = 86 г/моль .
Далее, как в предыдущем примере, составляем уравнение и находим n.
Общая формула предельного альдегида С n H 2n O, то есть М = 14n + 16 = 86, n = 5 .

Ответ: С 5 Н 10 О, пентаналь.

Пример 4.
Определить формулу дихлоралкана, содержащего 31,86 % углерода.

Решение примера 4.

Общая формула дихлоралкана: С n H 2n Cl 2 , там 2 атома хлора и n атомов углерода.
Тогда массовая доля углерода равна:
ω(C) = (число атомов C в молекуле) (атомная масса C) / (молекулярная масса дихлоралкана)
0,3186 = n 12 / (14n + 71)
n = 3, вещество — дихлорпропан.

Ответ: С 3 Н 6 Cl 2 , дихлорпропан.

Определение формул веществ по продуктам сгорания.

В задачах на сгорание количества веществ элементов, входящих в исследуемое вещество, определяют по объёмам и массам продуктов сгорания — углекислого газа, воды, азота и других. Остальное решение — такое же, как и в первом типе задач.

Пример 5.
448 мл (н. у.) газообразного предельного нециклического углеводорода сожгли, и продукты реакции пропустили через избыток известковой воды, при этом образовалось 8 г осадка. Какой углеводород был взят?

Решение примера 5.

Общая формула газообразного предельного нециклического углеводорода (алкана) — C n H 2n+2
Тогда схема реакции сгорания выглядит так:
C n H 2n+2 + О 2 → CO 2 + H 2 O
Нетрудно заметить, что при сгорании 1 моль алкана выделится n моль углекислого газа.
Количество вещества алкана находим по его объёму (не забудьте перевести миллилитры в литры!):
ν(C n H 2n+2) = 0,488 / 22,4 = 0,02 моль.
При пропускании углекислого газа через известковую воду Са(ОН) 2 выпадает осадок карбоната кальция:
СО 2 + Са(ОН) 2 = СаСО 3 + Н 2 О
Масса осадка карбоната кальция — 8 г, молярная масса карбоната кальция 100 г/моль.
Значит, его количество вещества
ν(СаСО 3) = 8 / 100 = 0,08 моль.
Количество вещества углекислого газа тоже 0,08 моль.
Количество углекислого газа в 4 раза больше чем алкана, значит формула алкана С 4 Н 10 .

Ответ: С 4 Н 10 .

Пример 6.
Относительная плотность паров органического соединения по азоту равна 2. При сжигании 9,8 г этого соединения образуется 15,68 л углекислого газа (н. у) и 12,6 г воды. Выведите молекулярную формулу органического соединения.

Решение примера 6.

Так как вещество при сгорании превращается в углекислый газ и воду, значит, оно состоит из атомов С, Н и, возможно, О. Поэтому его общую формулу можно записать как С х Н у О z .

Схему реакции сгорания мы можем записать (без расстановки коэффициентов):
С х Н у О z + О 2 → CO 2 + H 2 O
Весь углерод из исходного вещества переходит в углекислый газ, а весь водород — в воду.
Находим количества веществ CO 2 и H 2 O, и определяем, сколько моль атомов С и Н в них содержится:
ν(CO 2) = V / V m = 15,68 / 22,4 = 0,7 моль.
На одну молекулу CO 2 приходится один атом С, значит, углерода столько же моль, сколько CO 2 .
ν(C) = 0,7 моль

В одной молекуле воды содержатся два атома Н, значит количество водорода в два раза больше , чем воды.
ν(H) = 0,7 2 = 1,4 моль.
Проверяем наличие в веществе кислорода. Для этого из массы всего исходного вещества надо вычесть массы С и Н.
m(C) = 0,7 12 = 8,4 г, m(H) = 1,4 1 = 1,4 г
Масса всего вещества 9,8 г.
m(O) = 9,8 − 8,4 − 1,4 = 0 , т.е.в данном веществе нет атомов кислорода.
Если бы кислород в данном веществе присутствовал, то по его массе можно было бы найти количество вещества и рассчитывать простейшую формулу, исходя из наличия трёх разных атомов.
Дальнейшие действия вам уже знакомы: поиск простейшей и истинной формул.
С: Н = 0,7: 1,4 = 1: 2
Простейшая формула СН 2 .
Истинную молярную массу ищем по относительной плотности газа по азоту (не забудьте, что азот состоит из двухатомных молекул N 2 и его молярная масса 28 г/моль):
M ист. = D по N 2 M (N 2) = 2 28 = 56 г/моль.
Истиная формула СН 2 , её молярная масса 14.
56 / 14 = 4.
Истинная формула С 4 Н 8 .

Ответ: С 4 Н 8 .

Пример 7.
Определите молекулярную формулу вещества, при сгорании 9 г которого образовалось 17,6 г CO 2 , 12,6 г воды и азот. Относительная плотность этого вещества по водороду — 22,5. Определить молекулярную формулу вещества.

Решение примера 7.

Вещество содержит атомы С,Н и N. Так как масса азота в продуктах сгорания не дана, её надо будет рассчитывать, исходя из массы всего органического вещества.
Схема реакции горения:
С х Н у N z + O 2 → CO 2 + H 2 O + N 2
Находим количества веществ CO 2 и H 2 O, и определяем, сколько моль атомов С и Н в них содержится:
ν(CO 2) = m / M = 17,6 / 44 = 0,4 моль.
ν(C) = 0,4 моль.
ν(Н 2 О) = m / M = 12,6 / 18 = 0,7 моль.
ν(H) = 0,7 2 = 1,4 моль.
Находим массу азота в исходном веществе.
Для этого из массы всего исходного вещества надо вычесть массы С и Н.
M(C) = 0,4 12 = 4,8 г,
m(H) = 1,4 1 = 1,4 г

Масса всего вещества 9,8 г.

M(N) = 9 − 4,8 − 1,4 = 2,8 г,
ν(N) = m /M = 2,8 / 14 = 0,2 моль.
C: H: N = 0,4: 1,4: 0,2 = 2: 7: 1
Простейшая формула — С 2 Н 7 N.
Истинная молярная масса
М = D по Н 2 М(Н 2) = 22,5 2 = 45 г/моль.
Она совпадает с молярной массой, рассчитанной для простейшей формулы. То есть это и есть истинная формула вещества.

Ответ: С 2 Н 7 N.

Пример 8.
Вещества содержит С, Н, О и S. При сгорании 11 г его выделилось 8,8 г CO 2 , 5,4 г Н 2 О, а сера была полностью переведена в сульфат бария, масса которого оказалась равна 23,3 г. Определить формулу вещества.

Решение примера 8.

Формулу заданного вещества можно представить как C x H y S z O k . При его сжигании получается углекислый газ, вода и сернистый газ, который затем превращают в сульфат бария. Соответственно, вся сера из исходного вещества превращена в сульфат бария.

Находим количества веществ углекислого газа, воды и сульфата бария и соответствующих химических элементов из исследуемого вещества:
ν(CO 2) = m/M = 8,8/44 = 0,2 моль.
ν(C) = 0,2 моль.
ν(Н 2 О) = m / M = 5,4 / 18 = 0,3 моль.
ν(H) = 0,6 моль.
ν(BaSO 4) = 23,3 / 233 = 0,1 моль.
ν(S) = 0,1 моль.
Рассчитываем предполагаемую массу кислорода в исходном веществе:
M(C) = 0,2 12 = 2,4 г
m(H) = 0,6 1 = 0,6 г
m(S) = 0,1 32 = 3,2 г
m(O) = m вещества − m(C) − m(H) − m(S) = 11 − 2,4 − 0,6 − 3,2 = 4,8 г,
ν(O) = m / M = 4,8 / 16 = 0,3 моль
Находим мольное соотношение элементов в веществе:
C: H: S: O = 0,2: 0,6: 0,1: 0,3 = 2: 6: 1: 3
Формула вещества C 2 H 6 SO 3 .
Надо отметить, что таким образом мы получили только простейшую формулу.
Однако, полученная формула является истинной, поскольку при попытке удвоения этой формулы (С 4 Н 12 S 2 O 6) получается, что на 4 атома углерода, помимо серы и кислорода, приходится 12 атомов Н, а это невозможно.

Ответ: C 2 H 6 SO 3 .

Определение формул веществ по химическим свойствам.

Пример 9.
Определить формулу алкадиена, если г его могут обесцветить 80 г 2%-го раствора брома.

Решение примера 9.

Общая формула алкадиенов — С n H 2n−2 .
Запишем уравнение реакции присоединения брома к алкадиену, не забывая, что в молекуле диена две двойные связи и, соответственно, в реакцию с 1 моль диена вступят 2 моль брома:
С n H 2n−2 + 2Br 2 → С n H 2n−2 Br 4
Так как в задаче даны масса и процентная концентрация раствора брома, прореагировавшего с диеном, можно рассчитать количества вещества прореагировавшего брома:
M(Br 2) = m раствора ω = 80 0,02 = 1,6 г
ν(Br 2) = m / M = 1,6 / 160 = 0,01 моль.
Так как количество брома, вступившего в реакцию, в 2 раза больше, чем алкадиена, можно найти количество диена и (так как известна его масса) его молярную массу:
0,005 0,01
С n H 2n−2 + 2Br 2 → С n H 2n−2 Br 4
М диена = m / ν = 3,4 / 0,05 = 68 г/моль .
Находим формулу алкадиена по его общей формул, выражая молярную массу через n:
14n − 2 = 68
n = 5.

Это пентадиен С 5 Н 8 .

Ответ: C 5 H 8 .

Пример 10.
При взаимодействии 0,74 г предельного одноатомного спирта с металлическим натрием выделился водород в количестве, достаточном для гидрирования 112 мл пропена (н. у.). Что это за спирт?

Решение примера 10.

Формула предельного одноатомного спирта — C n H 2n+1 OH. Здесь удобно записывать спирт в такой форме, в которой легко составить уравнение реакции — т.е. с выделенной отдельно группой ОН.
Составим уравнения реакций (нельзя забывать о необходимости уравнивать реакции):
2C n H 2n+1 OH + 2Na → 2C n H 2n+1 ONa + H 2
C 3 H 6 + H 2 → C 3 H 8
Можно найти количество пропена, а по нему — количество водорода. Зная количество водорода, по реакции находим количество вещества спирта:
ν(C 3 H 6) = V / V m = 0,112 / 22,4 = 0,005 моль => ν(H 2) = 0,005 моль,
ν спирта = 0,005 2 = 0,01 моль.
Находим молярную массу спирта и n:
M спирта = m / ν = 0,74 / 0,01 = 74 г/моль,
14n + 18 = 74
14n = 56
n = 4.

Спирт — бутанол С 4 Н 7 ОН.

Ответ: C 4 H 7 OH.

Пример 11.
Определить формулу сложного эфира, при гидролизе 2,64 г которого выделяется 1,38 г спирта и 1,8 г одноосновной карбоновой кислоты.

Решение примера 11.

Общую формулу сложного эфира, состоящего из спирта и кислоты с разным числом атомов углерода можно представить в таком виде:
C n H 2n+1 COOC m H 2m+1
Соответственно, спирт будет иметь формулу
C m H 2m+1 OH,
а кислота
C n H 2n+1 COOH .
Уравнение гидролиза сложного эфира:
C n H 2n+1 COOC m H 2m+1 + H 2 O → C m H 2m+1 OH + C n H 2n+1 COOH
Согласно закону сохранения массы веществ, сумма масс исходных веществ и сумма масс продуктов реакции равны.
Поэтому из данных задачи можно найти массу воды:
M H 2 O = (масса кислоты) + (масса спирта) − (масса эфира) = 1,38 + 1,8 − 2,64 = 0,54 г
ν H 2 O = m / M = 0,54 / 18 = 0,03 моль

Соответственно, количества веществ кислоты и спирта тоже равны моль.
Можно найти их молярные массы:

М кислоты = m / ν = 1,8 / 0,03 = 60 г/моль,
М спирта = 1,38 / 0,03 = 46 г/моль.

Получим два уравнения, из которых найдём m и n:

M C n H 2n+1 COOH = 14n + 46 = 60, n = 1 — уксусная кислота
M C m H 2m+1 OH = 14m + 18 = 46, m = 2 — этанол.

Таким образом, искомый эфир — это этиловый эфир уксусной кислоты, этилацетат.

Ответ: CH 3 COOC 2 H 5 .

Пример 12.
Определить формулу аминокислоты, если при действии на 8,9 г её избытком гидроксида натрия можно получить 11,1 г натриевой соли этой кислоты.

Решение примера 12.

Общая формула аминокислоты (если считать, что она не содержит никаких других функциональных групп, кроме одной аминогруппы и одной карбоксильной):
NH 2 -CH(R)-COOH .
Можно было бы записать её разными способами, но для удобства написания уравнения реакции лучше выделять в формуле аминокислоты функциональные группы отдельно.
Можно составить уравнение реакции этой аминокислоты с гидроксидом натрия:
NH 2 -CH(R)-COOH + NaOH → NH 2 -CH(R)-COONa + H 2 O
Количества вещества аминокислоты и её натриевой соли — равны. При этом мы не можем найти массу какого-либо из веществ в уравнении реакции. Поэтому в таких задачах надо выразить количества веществ аминокислоты и её соли через молярные массы и приравнять их:
M(аминокислоты NH 2 -CH(R)-COOH) = 74 + М R
M(соли NH 2 -CH(R)-COONa) = 96 + М R
ν аминокислоты = 8,9 / (74 + М R),
ν соли = 11,1 / (96 + М R)
8,9 / (74 + М R) = 11,1 / (96 + М R)
М R = 15

Легко увидеть, что R = CH 3 .
Можно это сделать математически, если принять, что R — C n H 2n+1 .
14n + 1 = 15, n = 1 . Установите формулу предельной одноосновной карбоновой кислоты, кальциевая соль которой содержит 30,77 % кальция.

Часть 2. Определение формулы вещества по продуктам сгорания.

2-1. Относительная плотность паров органического соединения по сернистому газу равна 2. При сжигании 19,2 г этого вещества образуется 52,8 г углекислого газа (н.у.) и 21,6 г воды. Выведите молекулярную формулу органического соединения.

2-2. При сжигании органического вещества массой 1,78 г в избытке кислорода получили 0,28 г азота, 1,344 л (н.у.) СО 2 и 1,26 г воды. Определите молекулярную формулу вещества, зная, что в указанной навеске вещества содержится 1,204 10 22 молекул.

2-3. Углекислый газ, полученный при сгорании 3,4 г углеводорода, пропустили через избыток раствора гидроксида кальция и получили 25 г осадка. Выведите простейшую формулу углеводорода.

2-4. При сгорании органического вещества, содержащего С, Н и хлор, выделилось 6,72 л (н.у.) углекислого газа, 5,4 г воды, 3,65 г хлороводорода. Установите молекулярную формулу сгоревшего вещества.

2-5. (ЕГЭ-2011) При сгорании амина выделилось 0,448 л (н.у.) углекислого газа, 0,495 г воды и 0,056 л азота. Определить молекулярную формулу этого амина.

Часть 3. Определение формулы вещества по химическим свойствам.

3-1. Определить формулу алкена, если известно, что он 5,6 г его при присоединении воды образуют 7,4 г спирта.

3-2. Для окисления 2,9 г предельного альдегида до кислоты потребовалось 9,8 г гидроксида меди (II). Определить формулу альдегида.

3-3. Одноосновная моноаминокислота массой 3 г с избытком бромоводорода образует 6,24 г соли. Определить формулу аминокислоты.

3-4. При взаимодействии предельного двухатомного спирта массой 2,7 г с избытком калия выделилось 0,672 л водорода. Определить формулу спирта.

3-5. (ЕГЭ-2011) При окислении предельного одноатомного спирта оксидом меди (II) получили 9,73 г альдегида, 8,65 г меди и воду. Определить молекулярную формулу этого спирта.

Ответы и комментарии к задачам для самостоятельного решения.

1-2. С 3 Н 6 (NH 2) 2

1-3. C 2 H 4 (COOH) 2

1-5. (HCOO) 2 Ca — формиат кальция, соль муравьиной кислоты

2-1. С 8 Н 16 О

2-2. С 3 Н 7 NO

2-3. С 5 Н 8 (массу водорода находим, вычитая из массы углеводорода массу углерода)

2-4. C 3 H 7 Cl (не забудьте, что атомы водорода содержатся не только в воде, но и в HCl)

3-2. С 3 Н 6 О

3-3. С 2 Н 5 NO 2

Атомы и молекулы – мельчайшие частицы вещества, поэтому в качестве единицы измерения можно выбрать массу одного из атомов и выражать массы других атомов в соотношении с выбранной. Так что же такое молярная масса, и какова ее размерность?

Что такое молярная масса?

Основоположником теории атомных масс был ученый Дальтон, который составил таблицу атомных масс и принял массу атома водорода за единицу.

Молярная масса – это масса одного моля вещества. Моль, в свою очередь, – количество вещества, в котором содержится определенное количество мельчайших частиц, которые участвуют в химических процессах. Количество молекул, содержащихся в одном моле, называют числом Авогадро. Эта величина является постоянной и не изменяется.

Рис. 1. Формула числа Авогадро.

Таким образом, молярная масса вещества – это масса одного моля, в котором находится 6,02*10^23 элементарных частиц.

Число Авогадро получило свое название в честь итальянского ученого Амедео Авагадро, который доказал, что число молекул в одинаковых объемах газов всегда одинаково

Молярная масса в Международной системе СИ измеряется в кг/моль, хотя обычно эту величину выражают в грамм/моль. Эта величина обозначается английской буквой M, а формула молярной массы выглядит следующим образом:

где m – масса вещества, а v – количество вещества.

Рис. 2. Расчет молярной массы.

Как найти молярную массу вещества?

Вычислить молярную массу того или иного вещества поможет таблица Д. И. Менделеева. Возьмем любое вещество, например, серную кислоту.Ее формула выглядит следующим образом: H 2 SO 4 . Теперь обратимся к таблице и посмотрим, какова атомная масса каждого из входящих в состав кислоты элементов. Серная кислота состоит из трех элементов – водород, сера, кислород. Атомная масса этих элементов соответственно – 1, 32, 16.
Получается, что суммарная молекулярная масса равна 98 атомных единиц массы (1*2+32+16*4). Таким образом, мы выясняли, что один моль серной кислоты весит 98 грамм.
Молярная масса вещества численно равна относительной молекулярной массе, если структурными единицами вещества являются молекулы. Молярная масса вещества также может быть равна относительной атомной массе, если структурными единицами вещества являются атомы.

Вплоть до 1961 года за атомную единицу массы принимали атом кислорода, но не целый атом а его 1/16 часть. При этом химическая и физическая единицы массы не были одинаковыми. Химическая была на 0,03% больше, чем физическая.

В настоящее время в физике и химии принята единая система измерения. В качестве стандартной е.а.м. выбрана 1/12 часть массы атома углерода.

Рис. 3. Формула единицы атомной массы углерода.

Молярная масса любого газа или пара измеряется очень легко. Достаточно использовать контроль. Один и тот же объем газообразного вещества равен по количеству вещества другому при одинаковой температуре. Известным способом измерения объема пара является определение количество вытесненного воздуха. Такой процесс осуществляется с использованием бокового отвода, ведущего к измерительному устройству.

Понятие молярной массы является очень важным для химии. Ее расчет необходим для создания полимерных комплексов и множества других реакций. В фармацевтике с помощью молярной массы определяют концентрацию данного вещества в субстанции. Также молярная масса важна при провидении биохимических исследований (обменный процесс в элементе).

В наше время благодаря развитию науки известны молекулярные массы практически всех составляющих крови, в том числе и гемоглобина.

Что мы узнали?

В 8 классе по химии важной темой является «молярная масса вещества». Молярная масса – важное физическое и химическое понятие. Молярная масса — характеристика вещества, отношение массы вещества к количеству молей этого вещества, то есть масса одного моля вещества. измеряется она в кг/моль или грамм/моль.

Тест по теме

Оценка доклада

Средняя оценка: 4.2 . Всего получено оценок: 359.

Наиболее типичными процессами, осуществляемыми в химии, являются химические реакции, т.е. взаимодействия между какими-то исходными веществами, приводящие к образованию новых веществ. Вещества реагируют в определенных количественных отношениях, которые требуется учитывать, чтобы на получение желаемых продуктов затратить минимальное количество исходных веществ и не создавать бесполезных отходов производства. Для расчета масс реагирующих веществ оказывается необходимой еще одна физическая величина, которая характеризует порцию вещества с точки зрения числа содержащихся в ней структурных единиц. Само по себе эго число необычайно велико. Это очевидно, в частности, из примера 2.2. Поэтому в практических расчетах число структурных единиц заменяется особой величиной, называемой количеством вещества.

Количество вещества - это мера числа структурных единиц, определяемая выражением

где N(X) - число структурных единиц вещества X в реально или мысленно взятой порции вещества, N A = 6,02 10 23 - постоянная (число) Авогадро, широко используемая в науке, одна из фундаментальных физических постоянных. В случае необходимости можно использовать более точное значение постоянной Авогадро 6,02214 10 23 . Порция вещества, содержащая N a структурных единиц, представляет собой единичное количество вещества - 1 моль. Таким образом, количество вещества измеряется в молях, а постоянная Авогадро имеет единицу измерения 1/моль, или в другой записи моль -1 .

При всевозможных рассуждениях и расчетах, связанных со свойствами вещества и химическими реакциями, понятие количество вещества полностью заменяет понятие число структурных единиц. Благодаря этому отпадает необходимость использовать большие числа. Например, вместо того чтобы сказать «взято 6,02 10 23 структурных единиц (молекул) воды», мы скажем: «взят 1 моль воды».

Всякая порция вещества характеризуется как массой, так и количеством вещества.

Отношение массы вещества X к количеству вещества называется молярной массой М(Х):

Молярная масса численно равна массе 1 моль вещества. Это важная количественная характеристика каждого вещества, зависящая только от массы структурных единиц. Число Авогадро установлено таким, что молярная масса вещества, выраженная в г/моль, численно совпадает с относительной молекулярной массой М г Для молекулы воды М г = 18. Это значит, что молярная масса воды М(Н 2 0) = 18 г/моль. Пользуясь данными таблицы Менделеева, можно вычислять и более точные значения М г и М(Х), но в учебных задачах по химии это обычно не требуется. Из всего сказанного понятно, насколько просто рассчитать молярную массу вещества - достаточно сложить атомные массы в соответствии с формулой вещества и поставить единицу измерения г/моль. Поэтому формулу (2.4) практически используют для расчета количества вещества:

Пример 2.9. Рассчитайте молярную массу питьевой соды NaHC0 3 .

Решение. Согласно формуле вещества М г = 23 + 1 + 12 + 3 16 = 84. Отсюда, по определению, M(NaIIC0 3) = 84 г/моль.

Пример 2.10. Какое количество вещества составляют 16,8 г питьевой соды? Решение. M(NaHC0 3) = 84 г/моль (см. выше). По формуле (2.5)

Пример 2.11. Сколько толик (структурных единиц) питьевой соды находится в 16,8 г вещества?

Решение. Преобразуя формулу (2.3), находим:

AT(NaHC0 3) = N a n(NaHC0 3);

tt(NaHC0 3) = 0,20 моль (см. пример 2.10);

N(NaHC0 3) = 6,02 10 23 моль" 1 0,20 моль = 1,204 10 23 .

Пример 2.12. Сколько атомов находится в 16,8 г питьевой соды?

Решение. Питьевая сода, NaHC0 3 , состоит из атомов натрия, водорода, углерода и кислорода. Всего в структурной единице вещества 1 + 1 + 1+ 3 = 6 атомов. Как было найдено в примере 2.11, данная масса питьевой соды состоит из 1,204 10 23 структурных единиц. Поэтому общее число атомов в веществе составляет

Что такое количество вещества в физике. Как найти массу вещества

Ход урока

I. Организационный момент

II. Проверка д/з по теме: «Типы химических реакций»

III. Изучение нового материала

IV. Закрепление

V. Домашнее задание

1.3.4. Связь между массой вещества и его количеством

1.3.5. Связь между объемом вещества и его количеством

Типы задач в задании С5.

Необходимые теоретические сведения.

Определение формул веществ по массовым долям атомов, входящих в его состав.

Определение формул веществ по продуктам сгорания.

Определение формул веществ по химическим свойствам.

Часть 2. Определение формулы вещества по продуктам сгорания.

Часть 3. Определение формулы вещества по химическим свойствам.

Ответы и комментарии к задачам для самостоятельного решения.

Что такое молярная масса?

Как найти молярную массу вещества?

Что мы узнали?

Тест по теме

Оценка доклада

Новые статьи

Популярные статьи

0,005		0,01
С n H 2n−2	+ 2Br 2 →	С n H 2n−2 Br 4