1 Моль газа занимает объем 22,4 л,
х моль газа занимает объем 5 л.
;
Постоянная Авогадро может быть использована для нахождения числа формульных единиц вещества*, числа атомов и т.п.
Пример 1.4. Найти число формульных единиц серной кислоты, число атомов водорода, серы и кислорода, содержащихся в 1000 г H2SO4.
Решение. Найдем количество вещества серной кислоты, используя формулу (1.1):
Составим пропорцию:
1 Моль кислоты содержит 6,02.1023 формульных единиц h2so4,
10,2 моль - “ - - “- х - “- - “- .
H2SO4.
* Термин «формульная единица» может быть использован в тех случаях, когда термин «молекула» не соответствует реальным структурным единицам вещества. Так, в кристаллическом хлориде натрия невозможно выделить отдельные молекулы NaCl. Поэтому вместо термина «молекула NaCl» правильнее использовать термин «формульная единица NaCl» как отражающий состав соединения. Это применимо и к серной кислоте.
Одна формульная единица серной кислоты содержит 2 атома водорода, следовательно, 1000 г, или 10,2 моль, серной кислоты содержат 2•6,14.1024=1,228•1025 атомов водорода. Соответственно число атомов серы и кислорода составит 1•6,14•1024=6,14.1024 атомов серы и 4•6,14•1024=2,456•1025 атомов кислорода.
1.3. Химические формулы
Химические
формулы выражают количественный и
качественный состав соединения и
одновременно обозначают массу,
соответствующую 1 моль вещества. Например,
формула азотной кислоты HNO3
означает: 1) это вещество образовано
1 атомом водорода, 1 атомом азота и 3
атомами кислорода или одним ионом
водорода (Н+)
и одним нитрат-ионом (
);
2) на 1 массовую часть водорода в
азотной кислоте приходится 14 массовых
частей азота и 48 массовых частей
кислорода; 3) масса 1 моль азотной кислоты
равна 63г; 4) количество вещества азотной
кислоты равно 1 моль; 5) 6,02•1023
формульных единиц азотной кислоты
содержится в 1 моль этого вещества.
Химические формулы используются для
разнообразных расчётов.
Пример 1.5. Найти процентное содержание кальция, водорода и кислорода в гидроксиде кальция Са(OН)2.
Решение. Найдем молярную массу гидроксида кальция. Для этого в таблице ПСЭМ найдем относительные атомные массы кальция, кислорода и водорода и подставим их в формулу:
Можно
также воспользоваться более удобной
формулой:
Для нахождения процентного содержания кальция составим пропорцию:
74 г Са(OН)2 содержат 40 г кальция,
100 г - “ - - “ - х г - “ – .
Следовательно, процентное содержание кальция в Са(OН)2 составит:
Аналогично находим процентное содержание водорода и кислорода:
74 г Са(OН)2 содержат 2 г водорода,
100 г - “ - - “ - х г - “ – ,
;
74 г Са(OН)2 содержат 32 г кислорода,
100 г - “ - - “ - х г - “ – ,
Проверим правильность вычислений. Суммарное содержание всех трех элементов в гидроксиде кальция составляет:
54,05+2,70+43,24=99,99 %.
Отклонение полученной величины от 100 % на 0,01% связано с округлением результатов.
Пример 1.6. Найти массу одной формульной единицы (молекулы) хлорида натрия (поваренной соли).
Решение.
1 моль NaCl содержит 6,02•1023 формульных единиц (молекул). Молярная масса хлорида натрия составляет
Составим пропорцию:
масса 6,02•1023 молекул NaCl составляет 58,5 г,
масса 1 - “ - - “ - - “ - - “ - х г,
Пример 1.7. Найти простейшую формулу соединения, содержащего (по массе) 40 % углерода, 6,7 % водорода, 53,3 % кислорода, если плотность его паров по водороду составляет 15.
Решение. Обозначим числа атомов углерода, водорода и кислорода в простейшей формуле соединения через x, y и z. Молекулярные массы этих элементов равны 12, 1 и 16. Поэтому массы углерода, водорода и кислорода в составе соединения относятся как 12x:1y:16z. По условиям задачи это отношение равно 40:6,7:53,3. Следовательно,
12x:y:16z=40:6,7:53,3,
откуда
Чтобы выразить полученное отношение целыми числами, разделим его члены на меньшее из них:
Таким образом, простейшая формула соединения – СН2О. Относительная молекулярная масса соединения Мr=12+2+16=30. Относительная молекулярная масса, определенная по относительной плотности, составляет
М = 2.15=30.
Следовательно, простейшая и истинная формулы соединения совпадают.
Отметим, что простейшие и истинные формулы веществ совпадают далеко не всегда. Например, простейшая формула глюкозы имеет вид СН2О, а истинная – С6Н12О6. Следовательно, простейшая формула отражает только соотношение числа атомов элементов в молекуле (формульной единице), но не число этих атомов в молекуле. Для определения истинной формулы помимо простейшей формулы обязательно определение молярной массы соединения.