Понятие «доля» и ее разновидности.

Химическая формула, или формульная единица, вещества не­сет немалую информацию. Она обозначает: конкретное химиче­ское вещество, его название; одну молекулу; один моль вещества. По химической формуле также можно определить: качественный состав (из каких элементов состоит данное вещество); количе­ственный состав (число атомов каждого элемента в молекуле или количество вещества каждого элемента в одном вещества.

Например, химическая формула Н₂О показывает:

- это вещество — вода;

- 1 молекулу или 1 моль воды;

- вода — это сложное вещество, образованное двумя химиче­скими элементами — кислородом и водородом;

- в молекуле воды содержится 1 атом кислорода и 2 атома водо­рода; 1 моль воды содержит 1 моль атомов кислорода и 2 моля атомов водорода;

- М_г(Н₂О) = 18; М(Н₂О) = 18 г/моль.

Химическая формула позволяет рассчитать массовую долю (ω) каждого элемента в сложном веществе. Для нашего примера:

ω (О) = ¹⁶ = 0,8889, или 88,89 %;

¹⁸

₂

ω (Н) = — = 0,1111, или 11,11 %;

¹⁸

массовую долю водорода можно также найти как разность: ω (Н) = = 100 - 88,89 = 11,11 %.

Зная массовые доли элементов в сложном веществе, можно решить обратную задачу — вывести молекулярную формулу этого вещества. Такая задача решается по алгоритму:

1. Обозначить химическую формулу вещества с помощью ин­дексов х, у, z, ... по числу элементов в молекуле.

2. Если в условии не дана массовая доля одного из элементов, вычислить ее как разность суммарной массовой доли (100 %) и массовых долей всех остальных элементов.

3. Найти отношение индексов х: у: х: ... как отношение част­ных от деления массовой доли элементов на их относительную атомную массу.

4. Привести частные от деления к отношению целых чисел.

5. Определить простейшую формулу вещества.

В задачах на вывод формул, например, органических веществ, часто требуется сравнить относительную молекулярную массу про­стейшей формулы с истинной относительной молекулярной мас­сой, найденной по условию задачи (чаще всего по плотности по воздуху или по водороду). Отношение этих масс дает число, на которое надо умножить индексы простейшей формулы.

Аналогично массовой доле элемента можно определить и со­став смеси.

Как найти массовую долю вещества:

Необходимо определить массовую долю вещества, вещество находится в виде смеси. Первоначально кладем на весы само вещество. Получили массу вещества. Зная определенную массу вещества в смеси мы с легкостью получим его массовую долю. К примеру, есть 170г. воды. В них находится 30 грамм вишневого сока. Общая масса=170+30=230 грамм. Поделим массу вишневого сока к общей массе смеси: 30/200=0.15 или 15%.

Если смесь является газообразной, то говорят об объемной доле компонента в газовой смеси.

Доля — это безразмерная величина, которая показывает отношение массы (объема) компонента смеси к общей массе (объему) смеси.

Доля всегда меньше единицы; чаще ее выражают в процентах, т.е. умножают долю на 100 %.

На практике часто приходится иметь дело с растворами ве­ществ; в этом случае используют понятие массовая доля раствора.

Массовая доля – это отношение массы растворенного вещества к массе раствора.

ω = m1 / m, где m1 – масса растворенного вещества, а m – масса всего раствора.

Если содержание массовой доли растворенного вещества нужно узнать в процентах, умножьте полученное число на 100%:

ω = m1 / m х 100%

Решение данной проблемы может понадобиться при определении концентрации пищевых растворов(уксус) или лекарственных препаратов. Например, дана масса раствора KOH, он же гидроксид калия, массой в 400 грамм. KOH (масса самого вещества) составляет 80 грамм. Необходимо найти массовую долю желчи в полученном растворе. Формула нахождения решения: KOH (масса раствора гидроксида калия) 300 г, масса растворенного вещества (KOH) 40 г. Найдите KOH (массовую долю щелочи) в полученном растворе, t- массовая доля. m- масса, t (вещества) = 100%* m (вещества) / m (раствора (вещества). Таким образом KOH (массовая доля раствора гидроксида калия): t (KOH) = 80 г /400 г х 100% = 20 %.

Еще одним частным случаем доли компонента в смеси явля­ется доля примесей (ω _п), содер­жащихся в образце вещества.

В этом случае для нахождения доли чистого вещества (ω _ч) нужно из единицы вычесть долю при­месей.

Разновидностью понятия «доля» в химии является массовая доля выхода продукта реакции.

Массовая доля выхода продукта реакции (ŋ) — это отноше­ние массы продукта, полученного практически, к массе продук­та, рассчитанной теоретически. Измеряется в процентах и долях.

В условии задачи встречается слово «выход». Теоретический выход продукта всегда выше практического. Понятия «теоретическая масса или объём, практическая масса или объём» могут быть использованы только для веществ-продуктов. 

Массовая доля выхода продукта.

ŋ   =   m(практическая) / m(теоретическую) * 100 %

Объёмная доля выхода продукта.  

ŋ = V (практический) / V (теоретический) * 100%

                                        

Условие прямой задачи. Вычислите массовую долю выхода продукта С от теоретически возможного, если из вещества А массой х граммов было получено вещество С массой у граммов.

        Дано:                                                     Решение.

                                                                             h - ?

m (А) = х г.                                        х г                   m _пр = у г

m _практ.(С) = у г.                                a A     +  b B    =  c C

                                                          а моль                 с моль  

ŋ (С) = ?                   

Записываем формулы, на которые будем опираться в ходе решения.

m                             V                   m_практ.

n = -------   ;         n  = -------- ;    ŋ  =  -----  100 %        

 M                            V_m                     m _{теорет.}

2. Находим молярные массы подчеркнутых веществ. [ М ] = г/моль.

3. Находим количество вещества реагента А:                х

                                                                                 n (А) =  --------  (моль)  

                                                                                               М (А) 

Находим количество вещества С, используя уравнение химической реакции:

   n(А)                 а                               n(А) * с

---------       =    ------   ;   n _теор. (С) =  ------  (моль)

 n _теор (С)           с                                  а

                                     ( по уравнению)    

5.Находим теоретическую массу продукта С:    

m _теор.(C) = n _теор. (С) * M (C).  (г)

6. Находим массовую долю выхода продукта С:                                                                    

 m_практ (С)

ŋ  (С) =  ----------   * 100 %        

                 m _теор.(C)

   Ответ:

(Если в условии задачи даны объёмы или необходимо вычислить объёмную долю выхода продукта – задача решается по той же схеме, используя соответствующие формулы).

Контроль знаний:

Дайте определение и приведите примеры трёх агрегатных состояний воды, газообразному состоянию вещества, жидкому и твердому состоянию вещества, жидким кристаллам, дисперсионных систем, массовой доля, вещества молекулярного и немолекулярного строения, дисперсионных систем, минеральных вод.

Ознакомьтесь с этикетками на бутылках с минеральной водой.

1Какие ионы входят в состав этих вод? Как их обнаружить?

2. Налейте в пробирку 2 мл минеральной воды.

3. Добавьте 4 мл раствора карбоната натрия. Что вы наблюдаете? Какой ион обнаружен? Запишите уравнение химической реакции.

4. В пробирку налейте 2 мл минеральной воды.

5. Добавьте 4 мл раствора соляной кислоты. Что вы наблюдаете? Какой ион обнаружен? Запишите уравнение химической реакции.

Литература:

1.Габриелян О.С. Химия. 11 класс. Базовый уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений. – М., 2010,

2. Габриелян О.С. Химия: учеб. для студ. сред. проф. учеб. заведений.- 2-е издание / О.С. Габриелян, И.Г. Остроумов. – М., 2013.

3.  http://ru.wikipedia.org- энциклопедия

4. .Рудзитис Г.Е., Фельдман Ф.Г, химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений (базовый уровень). – М.: Просвещение, 2016.

Самостоятельная работа №2:

Тема: Скорость химической реакции. Зависимость скорости химической реакции от природы реагирующих веществ, концентрации, температуры. Реакции гомо- и гетерогенные. Обратимость химических реакций. Необратимые и обратимые химические реакции.

Понятие о катализе и катализаторах. Состояние химического равновесия для обратимых химических реакций. Способы смещения химического равновесия на примере синтеза аммиака.

Основные понятия и термины по теме: химические реакции, гомогенная, гетерогенная реакция, обратимость химических реакций, понятие о катализе и катализаторах.