1. Основные понятия и стехиометрические законы химии

Молекула – это самая маленькая частица вещества, которая сохраняет его химические свойства. Атомы – это мельчайшие химически неделимые частицы. Из атомов образуются новые молекулы. Каждый отдельный вид атомов называется химическим элементом. Вещества, которые состоят из атомов одного элемента, называются простыми. Вещества, которые состоят из атомов разных элементов, называются сложными.

Относительная атомная масса элемента (Аr) – величина, равная отношению массы атома элемента к 1/12 (одной двенадцатой) массы атома углерода-12.

Относительная молекулярная масса вещества (Mr) – величина, равная отношению массы молекулы вещества к 1/12

массы атома углерода-12.

Моль – это количество вещества, содержащее столько частиц (молекул, атомов, ионов или других), сколько содержится атомов в 12 граммах углерода 12С.

Масса 6,021023 молекул, атомов или других частиц вещества называется его молярной массой (M). Молярная масса –

это величина, равная отношению массы вещества (m) к количеству вещества (n).

СТЕХИОМЕТРИЧЕСКИЕ ЗАКОНЫ

1. Закон сохранения массы веществ: общая масса веществ, которые вступают в химическую реакцию, равна общей массе веществ, которые образуются в результате реакции.

2. Закон постоянства состава:  всякое чистое вещество имеет постоянный состав, который не зависит от способа получения этого вещества.

3. Закон Авогадро: в равных объемах различных газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул.

Первое следствие из закона Авогадро: один моль любого газа при одинаковых условиях занимает один и тот же объем.

Объем, который занимает 6,021023 молекул любого газа при нормальных условиях (t = 0°С и Р = 101 325 Па),

приблизительно равен 22,4 л. Этот объем называется молярным объемом газа Vm.

Второе следствие из закона Авогадро: отношение плотностей двух газов при одинаковых условиях называется относительной плотностью одного газа по другому (D).

4. Закон объемных отношений  газов: объемы газов, которые при одинаковых условиях вступают в реакцию и которые получаются в результате реакции, относятся друг к другу как небольшие целые числа.

5. Закон эквивалентов: массы (объемы) реагирующих друг с другом веществ пропорциональны их эквивалентным массам (объемам).

Эквивалентом элемента называют такое его количество, которое соединяется с одним моль атомов водорода или

замещает то же количество атомов водорода в химических соединениях. Масса одного эквивалента элемента называется его эквивалентной массой.

Примеры :

1. Рассчитайте относительную молекулярную массу хлорной кислоты НСlO4.

Дано :

формула вещества НСlO4

Мr(HClO4) – ?

Решение :

1. Используя периодическую систему

Д.И. Менделеева, находим значения Аr элементов, входящих в состав хлорной кислоты:

Аr(H) = 1; Аr(Cl) = 35,5; Аr(O) = 16.

2. Рассчитываем относительную молекулярную массу хлорной кислоты:

Мr(HClO4) = Аr(H) + Аr(Cl) + 4Аr(O);

Мr(HClO4) = 1 + 35,5 + 4⋅16 = 100,5.

Ответ : Мr(HClO4) = 100,5.

2. Определите среднюю массу атома фтора (в кг), если известно, что масса атома углерода-12 равна 1,993⋅10–26 кг.

Дано :

Элемент фтор F

m(12С) = 1,993⋅10–26кг

Решение :

1. Рассчитываем массу (в кг) атомной единицы массы:

m(F) – ?

m(а. е. м.)  1 ⋅1,993 ⋅10− 26   1,67 ⋅10− 27 кг .

12

1 m12 С;

12

2. Зная, что Ar(F) = 19, вычисляем массу атома фтора:

m(F) = m(а.е. м.) ⋅ Ar (F);

m(F) = 1,67⋅10–27кг ⋅ 19 = 3,15⋅10–26 кг.

Ответ : m(F) = 3,15⋅10–26 кг.

Дано : m(Zn) = 2,6 г n(Zn) – ?

Решение :

1. Относительная атомная масса цинка равна 65, следовательно, молярная масса цинка равна 65 г/моль, т.е. М(Zn) = 65 г/моль.

2. Вычисляем количество вещества цинка в образце по формуле:

n(Zn)  m(Zn)

M (Zn) = 2,6 г

65 г/моль  0,04 моль .

Ответ : n(Zn) = 0,04 моль.

4. Вычислите массу иодида натрия NaI, если количество вещества его равно 0,02 моль.

Дано : n(NaI) = 0,02 моль m(NaI) – ?

Решение :

1. Рассчитываем относительную молекулярную массу иодида натрия:

Mr(NaI) = 23 + 127 = 150.

Молярная масса иодида натрия M(NaI) = 150 г/моль.

2. Определяем массу иодида натрия по формуле:

m(NaI)  n(NaI) ⋅ M ( NaI) ;

m(NaI) = 0,02 моль ⋅150 г/моль = 3 г.

Ответ : m(NaI) = 3 г.

5. Рассчитайте число молекул Вr2 в броме массой 6,4 г.

Дано : M(Br2) = 6,4 г N(Br2) – ?

2

n(Br )  m(Br2 ) ;

Решение :

1. Учитывая, что молярная масса брома

М (Вr2) = 160 г/моль,

вычисляем количество вещества Br2 по формуле:

n(Br2 )  M (Br2 ) 6,4 г

160 г/моль = 0,04 моль.

2. Рассчитываем число молекул (структурных единиц) в веществе:

N (Br2 )  n(Br2 ) N A ;

23        −1        22

N (Br2 )  0,04 моль ⋅ 6,02 ⋅10

Ответ : 2,41⋅1022  молекул.

моль

= 2,41⋅10  .

6. Вычислите объем, который займет при нормальных условиях бромоводород массой 48,6 г.

Дано : m(HBr) = 48,6 г V(HBr) – ?

Решение :

1. Вычисляем молярную  массу бромоводорода:

М (НВr) = М(Н) + М(Вr);

М (НВr) = (1 + 80) г/моль = 81 г/моль.

2. Количество вещества бромоводорода равно:

m(HBr)  m(HBr) ; n(HBr) 

M (HBr)

48,6 г

81 г/моль = 0,6 моль.

3. Рассчитываем объем, который займет бромоводород при нормальных условиях:

V (HBr)  n(HBr)Vm ;

V (HBr)  0,6 моль ⋅ 22,4 л/моль  13,44 л .

От вет :  13,44 л.

7. При взаимодействии 0,91 г некоторого  металла с соляной кислотой  выделилось 0,314 л (н. у.) водорода.

Определите  этот металл.

Дано : m(Me) = 0,91 г V(O2) = 0,314 л Ме – ?

Решение :

Согласно закону эквивалентов можно записать:

mMe   Э Ме  ,

mH      ЭН

Откуда 0,91

М ЭМе   ЭМе  ; Э  32,5 .

0,314 ⋅          2          ЭН      1

22,4

Эквивалент элемента Э, валентность элемента В и его атомная масса А связаны между собой соотношением: Э = А/В.

Предположим, что валентность искомого металла равна единице, тогда его атомная масса А = 32,5. Металла с такой атомной массой не существует. Предполагая последовательно, что валентность металла равна 2, 3 и т.д., находим, что искомым металлом является цинк с атомной массой

А = 65, который является двухвалентным.

Ответ : Цинк.