Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Неорганическая химия сборник упражнений. Для студентов-иностранцев. Учебное пособие
.pdf
11
Для определения валентности элементов применяется следующее правило. В молекуле бинарного соединения произведение
валентности на число атомов одного элемента равно произведению валентности на число атомов другого элемента:
m n валентность
AxBy: m · x = n · y.
индексы
Зная химическую формулу вещества, можно вычислить
массовую долю каждого элемента в веществе (в долях единицы
или в процентах).
Массовая доля вещества ω(X) – это величина, равная от-
ношению массы вещества m(X) в системе к общей массе всей
системы m: ω(X) = m(X) / m.
Пример 1. Определите массовую долю каждого элемента,
входящего в состав серной кислоты H2SО4.
Дано:
H2SO
4
Массовая доля элемента рассчитывается по формуле
Решение
ω(X) = z∙Ar(X) / Mr,
Найти:
ω (H)
ω (S)
ω (O)
где z– число атомов каждого элемента,
Ar(X) – относительная атомная масса элемента,
М
– относительная молекулярная масса вещества
r
(серной кислоты).
Относительная молекулярная масса серной кислоты равна:
Mr(H2SO4) = 2∙Ar(H) + Ar(S) + 4∙Ar(O) = 2∙1 + 32 + 4·16 = 98.
ω (H) = 2∙Ar(H) / Mr(H2SO4) = 2∙1 / 98 = 0,020 (или 2,0 %).
ω (S) = Ar(S) / Mr(H2SO4) = 32 / 98 = 0,327 (или 32,7 %).
ω(O) = 4∙Ar(O) / Mr(H2SO4) = 4∙16 / 98 = 0,653 (или 65,3 %).
Ответ: ω(H) = 0,020; ω(S) = 0,327; ω(O) = 0,653.
Пример 2. Определите формулу вещества, в котором мас-
совая доля натрия составляет 0,346, массовая доля фосфора –
0,233, массовая доля кислорода – 0,421.
12
Дано:
()()()
()()()
==
NaxPyO
z
ω(Na) = 0,346
ω(P) = 0,233
ω(O) = 0,421
Найти:
x:y:z
Для нахождения формулы вещества следует
воспользоваться следующим соотношением:
x:y:z : :
0, 346 0,2 33 0,421
==
Решение
NaPO
w ww
ANa AP AO
r rr
::
23 31 16
0,0 15 0, 00 75 0,026
==
::
0, 007 5 0, 00 75 0,007 5
2:1:3,5 2 4:2:7.
= ×=
Ответ: Na4P2O7.
Контрольные задания
1. Составьте глоссарий: валентность –; правило определе-
ния валентности –; массовая доля –.
2. Вычислите массовые доли каждого элемента, входящего в
состав веществ: Ca(NO3)2, Fe2O3, Ba(OH)2, H3PO4.
3. Определите формулу вещества, в состав которого входят
водород (массовая доля составляет 0,016), азот (массовая доля
составляет 0,222) и кислород.
4. Определите валентность элементов в соединениях: NH3,
SO3, P2O5, CH4, Cu2O, ZnS, N2O3, CaCl2.
1.5. Количество вещества. Моль
Словарь
Русский Английский Французский Арабский
количество quantity quantité(f) ﺔﯿﻤﻛ
моль mole mole(m) لﻮﻣ ، ﻲﻣاﺮﻏ ، ﻲﺋﺰﺟ
молярная масса molar mass ma s se(f) molai re ﺔﯿﻣاﺮﻐﻟا ﺔﯿﺌﯾﺰﺠﻟا ﺔﻠﺘﻜﻟا
численно numerically numériquement ﻢﻗر ، دﺪﻋ)فﺮظ(
13
Количество вещества (n) – физическая величина, которая
231
моль.
-
Количество вещества определяют по
определяется числом структурных единиц этого вещества (атомов, молекул и др.). За единицу количества вещества принят моль.
Зная массу одного атома углерода12C (1,993.10
-26
кг), можно
вычислить число атомов (NA) в 0,012 кг углерода:
N
A
0,012
= =×
1 ,993 10
×
-
26
6,02 10
Число, равное 6,02.1023 моль-1, называется постоянной Аво-
гадро и обозначается NA. Моль – это количество вещества,
которое содержит 6,02.1023 частиц. Один моль воды содержит
6,02.1023 молекул воды, один моль железа содержит 6,02.10
23
атомов железа.
Определенному количеству вещества соответствует определенная масса этого вещества. Молярная масса вещества численно
равна относительной молекулярной массе вещества:
M= Mr·10-3кг/моль или M = Mrг/моль.
Пример 1. Определите массу атомарного кислорода коли-
чеством вещества 3 моль.
Дано:
Решение
n(O)=3 моль
Массу вещества определяют по формуле
Найти:
m(O) = n(O) ∙ M(O) = 3 ∙ 16 = 48 г.
m(O)
Ответ: масса атомарного кислорода количеством вещества
3 моль равна 48 г.
Пример 2. Какое количество вещества содержится в оксиде
серы (IV) SO2 массой 16 г?
Дано:
m(SO2) = 16 г
Найти:
n(SO2)
формуле
)SO(
n
2
m
M
Решение
)(SO
2
)(SO
2
16
64
моль.0,25
===
14
Ответ: оксид серы (IV) массой 16 г составляет 0,25 моль.
моль.
Пример 3. Сколько молекул и атомов всех элементов со-
держится в воде массой 4,5 г?
Дано:
m (H2O) = 4,5 г
Найти:
N(H2O)
N(атомов)
1. Количество вещества определяют по
формуле
m
n
)OH(
2
M
Решение
)O(H
2
)O(H
2
4,5
18
===
моль.0,25
2. Число молекул воды рассчитывают по формуле
N(H2O) = n(H2O) ∙ NA = 0,25 ∙ 6,02∙1023 =
= 1,505∙1023 молекул.
3. Число атомов рассчитывают исходя из того, что одна мо-
лекула воды содержит два атома водорода и один атом кислорода
N(атомов) = N(H2O) ∙ (2 + 1) = 1,505∙1023 ∙ 3 = 4,515∙1023 атомов.
Ответ: в воде массой 4,5 г содержится 1,505.1023 молекул
воды и 4,515.1023 атомов всех элементов.
Пример 4. Какая масса оксида азота (III) N2O3 содержит
столько молекул, сколько их содержится в 34 г аммиака NH3?
Дано:
m(NH3) = 34 г
N(NH3) = N(N2O3)
1.
(NH)2
n
= ==
3
Решение
(NH ) 34
m
3
(NH ) 17
M
3
Найти:
2. моль.2)NH()ON(
m(N2O3)
3. m(N2O3) = n(N2O3) ∙ M(N2O3) = 2 ∙ 76 = 152 г.
Ответ: масса оксид азота (III) равна 152 г.
== nn
332
15
Контрольные задания
1. Составьте глоссарий: моль –; количество вещества –;
молярная масса вещества –.
2. Какая масса фосфора содержит столько атомов, сколько
их в молекулярном водороде массой 6 г?
3. Даны 10 г MgO и 10 г NH4NO3. Во сколько раз число молекул MgO в данной массе больше числа молекул NH4NO3в такой
же массе?
4. Сколько атомов кислорода содержится в оксиде серы (VI)
массой 400 г?
5. Какая масса алюминия содержится в оксиде алюминия
массой 306 г?
1.6. Закон сохранения массы вещества
Словарь
Русский Английский Французский Арабский
сохранение conservation conservation(f) ، ﻆﻔﺣ ، ﺔﻈﻓﺎﺤﻣ
ﺔﯾﺎﻗو ، ﺔﻧﺎﯿﺻ
формулировать to formulate formuler غﺎﺻ
вступать в
реакцию
продукт реакции product of
исходное
вещество
коэффициент coeffic ient coeffic ient(m) ﻞﻣﺎﻋ،ﻞﻣﺎﻌﻣ
to enter into
reaction
reaction
initial
substance
agir, réagir ﻞﻌﻔﻟا در ﻞﺧد
produit(m) de
réaction
substance(f) de
base
ﻞﻌﻔﻟا در ﺞﺋﺎﺘﻧ
ﺔﯿﻟوﻻا ةدﺎﻤﻟا
В 174 8 году русский ученый М.В. Ломоносов теоретически
высказал, а в 1756 году экспериментально обосновал один из
главных законов природы – закон сохранения массы вещества.
Масса веществ, которые вступают в химическую реакцию,
равна массе веществ, которые образуются в результате реакции.
Пример 1. Определите массу оксида меди (II) CuO, который
образуется, если медь массой 64 г вступает в реакцию с кислородом массой 16 г.
16
Дано:
а
реагирует с
прибавили
полностью
взята в
количество хлорида кальция, который
образовался в результате реакции, по количеству вещества,
ату
,
m(Cu) = 64 г
m(O2) = 16 г
Найти:
m(CuO)
1. Составляют уравнение реакции:
2. Определяют число моль меди и кислорода:
n(Cu) = m(Cu) / n(Cu) = 64 г / 64 = 1 моль;
Решение
2Cu + O2 = 2CuO.
n(O2) = m(O2) / n(O2) = 16 г / 32 = 0,5 моль.
3. Из уравнения реакции видно, что 2 моль меди реагируют
с 1 моль кислорода, следовательно, 1 моль меди реагирует с
0,5 моль кислорода, что соответствует условию задачи, отсюда:
m(CuO) = m(Cu) + m(O2) = 64 г + 16 г = 80 г.
Ответ: масса оксида меди равна 80 г.
Пример 2. К карбонату кальция СаСО3 массой 0,05 кг при-
бавили хлороводородную кислоту HCl массой 0,1095 кг. Определите массу образующегося при реакции хлорида кальция:
CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2↑.
Дано:
m(CaCO3) = 0,05 кг
m(HCl) = 0,1095 кг
Найти:
1. Определяют количество ве-
щества карбоната кальция и хлороводородной кислоты по формулам
Решение
V(CO2)
2. Определяют, какое вещество реагирует полностью,
какое взято в избытке. По уравнению 1 моль СаСО
2 моль HCl. По условию задачи к 0,5 моль CaCO
моль HCl или 1/6. Значит, карбонат кальция CaCO
3
3
3
вступает в реакцию, а хлороводородная кислота HCl
избытке и часть кислоты в реакцию не вступает.
3. Рассчитывают
которое полностью вступает в реакцию, т. е. по карбон
кальция.
По уравнению из 1 моль CaCO3 образуется 1 моль CaCl
значит, из 0,5 моль CaCO3 образуется 0,5 моль CaCl2.
4. Рассчитывают массу хлорида кальция по формуле
m(CaCl2) = M(CaCl2) · n(O2) = 111 · 0,5 = 55,5 г.
Ответ: m(CaCl2) = 55,5 г.
2
17
Контрольные задания
1. Составьте глоссарий: закон сохранения массы вещества –;
уравнение химической реакции –.
2. Определите массу воды, которая образуется при реакции
водорода массой 8 г и кислорода массой 32 г.
3. Какая масса хлорида магния MgCl2 образуется при дейст-
вии 18,25 г хлороводородной кислоты HCl на 8 г оксида магния?
4. Оксид кальция массой 14 г обработали раствором, содержащим 35 г азотной кислоты. Установите массу образовавшейся
соли.
5. Определите массу фосфора, который содержится в оксиде
фосфора (V) P2O5 массой 316 кг.
6. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций:
C2H2 + O2 → CO2 + H2O; Cu + O2 → CuO;
Pb(NO3)2 + Al → Al(NO3)3 + Pb; N2 + H2 → NH3;
NH3 + O2 → N2 + H2O; Al + Cl2 → AlCl3;
MgO + HCl → MgCl2 + H2O; P + O2 → P2O5;
Ca + H2O → Ca(OH)2 + H2; Ag + O2 → Ag2O;
NaBr + Cl2 → NaCl + Br2; Fe + S → Fe2S3;
ZnS + O2 → ZnO + SO2; Ca + N2 → Ca3N2;
Cu + HNO3→ Cu(NO3)2 + NO + H2O; Li + N2 → Li3N.
1.7. Типы химических реакций
Словарь
Русский Английский Французский Арабский
тип type type عﻮﻨﻟا
классификация classification classification ﻒﯿﻨﺼﺘﻟا
признак sign signe ﻊﯿﻗﻮﺘﻟا
изменение change changement ﺮﯿﯿﻐﺘﻟا
соединение compound combinaison(f) ﺐﻛﺮﻣ
разложение decomposition désintégration,
décomposition
замещение substitution remplacement(m) ﺾﯾﻮﻌﺗ ، ﻞﯾﺪﺑ
обмен exchange échange(m) ﻞﯿﺜﻤﺗ ، لدﺎﺒﺗ
ﻞﻠﺤﺗ ، لﻼﺤﻧأ ، ﻚﻓ
18
Химические реакции классифицируют по различным признакам. В частности, по изменению числа исходных и конечных
веществ реакции подразделяют на следующие типы:
- соединения:
HCl + NH3 = NH4Cl; Mg + Cl2 = MgCl2;
- разложения:
2KMnO4 = K2MnO4 + MnO2 + O2; 2H2O2 = 2H2O + O2;
- замещения:
- Pb(NO3)2 + Zn = Zn(NO3)2 + Pb; 2Na Br + Cl2 = 2NaCl + Вr2;
- обмена:
Al2O3 + 6HCl = 2AlCl3 + 3H2O; 2KOH + H2SO4 = K2SO4 + H2O.
Контрольные задания
1. Составьте глоссарий: реакции: соединения –; разложения –;
замещения –; обмена –.
2. Расставьте коэффициенты и выпишите уравнения реакций
соединения и реакций разложения:
H2O → H2 + O
2
P2O5 + H2O → H3PO
4
Al + O2 →Al2O
HgO → Hg + O
3
2
Na + Cl2 → NaCl H2O2 → O2 + H2O
Cu + O2 → CuO N2 + H2 → NH
KClO3 → KCl + O
2
(NH4)2Cr2O7 → N2 + Cr2O3+ H2O.
3
3. Расставьте коэффициенты и выпишите уравнения реакций
замещения и реакций обмена:
KBr + AgNO3 → AgBr + KNO3 Fe + HCl → FeCl2 + H
Zn(OH)2 + HF → ZnF2 + H2O K + H2O → KOH + H
2
2
NaOH + H2SO4 → Na2SO4 + H2O SiO2 + HF → SiF4 + H2O
KI + Cl2 → KCl + I
2
NH3 + O2 → NO + H2O.
4. Расставьте коэффициенты и определите тип реакции:
SiO2 + Al → Si + Al2O
3
H2S + CuCl2 → CuS + HCl Fe + HF → FeF2 + H
Na2O + H2O → NaOH KI + Cl2 → KCl + I
KClO3 → KCl + O
H2SO4+ Al → H2 + Al2(SO4)
FeBr3 + Cl2→ FeCl3+ Br
2
3
2
Cr(OH)3 → Cr2O3 + H2O
2
2
H2S + O2 → H2O + SO
2
Zn + FeCl3 → ZnCl2 + Fe
KMnO4 → K2MnO2 + MnO2 +O2.
19
1.8. Закон Авогадро. Молярный объем газов
Словарь
Русский Английский Французский Арабский
гипотеза hypothesis hypothèse(f) ضﺮﻓ ، ﺔﯿﺿﺮﻓ
подтверждать to confirm affirmer زﺰﻋ، ﺖﺒﺛأ،ﺪﻛأ
равный equal égal ،يوﺎﺴﺘﻣ ،لدﺎﻌﺘﻣ
ﺊﻓﺎﻜﺘﻣ
различный different diffé rent, divers ﻒﻠﺘﺨﻣ
одинаковые
условия
содержится contains il y a, il se trouve يﻮﺘﺤﯾ
нормальные
условия
молярный объем molar volume volume(m) molaire ﻲﺌﯾﺰﺠﻟا ﻢﺠﺤﻟا
the same
conditions
normal
conditions
les conditions
égales
des états standards ،ﺔﯾدﺎﻌﻟا عﺎﺿوﻻا
،ﺔﯾوﺎﺴﺘﻤﻟا طوﺮﺸﻟا
ﺔﯾوﺎﺴﺘﻤﻟا تﻻﺎﺤﻟا
ﺔﯾدﺎﯿﺘﻋﻻا طوﺮﺸﻟا
ﻲﻣاﺮﻐﻟا
В 1811 году итальянский ученый А. Авогадро высказал гипотезу, которая впоследствии была подтверждена опытными
данными, а потому стала называться законом Авогадро. Авогадро
установил, что молекулы газов простых веществ (водорода,
кислорода, азота, фтора, хлора и др.) состоят из двух атомов (H2,
O2, N2, F2, Cl2).
Из закона Авогадро вытекает первое следствие: один моль
любого газа при одинаковых условиях занимает один и тот же
объем. Этот объем V(X) можно вычислить, если молярную массу
газа M(X) разделить на плотность данного газа ρ(X):
V(X) = M(X) / ρ(X).
При нормальных условиях (температура 273,15 К и давление 101,325 кПа) плотность водорода ρ(Н2) = 0,09 кг/дм3. Тогда
объем, занимаемый 1 моль водорода, будет равен:
V(Н2) = 0,002 / 0,09 = 0,0224 м3/моль.
Объем, занимаемый 1 моль кислорода, будет равен:
V(О2) = 0,032 / 1,43 = 0,0224 м3/моль.
Как видно из расчетов, при нормальных условиях один моль
любого газа занимает объем, равный 22,4 дм3, который называется
молярным объемом газа: Vm = 22,4 дм3/моль.
20
Пример 1. Какой объем занимают 14 г азота при н. у.?
1. Количество вещества водорода вычисляют
Дано:
m(N2) = 14 г
н. у.
Найти:
V(N2)
1. Количество вещества азота вычисляют по
формуле
n(N2) = m(N2) / M(N2) = 14 / 28 = 0,5 моль.
2. Объем азота рассчитывают по формуле
Решение
V(N2) = n(N2) · Vm= 0,5 · 22,4 = 11,2 дм3.
Ответ: V(N2) = 11,2 дм3.
Пример 2. Определите массу 2,8 дм3 водорода при н. у.
Дано:
V(H2) = 2,8 дм
н. у.
Найти:
m(H2)
3
по формуле
n(H2) =V(H2) / Vm = 2,8 / 22,4 = 0,125 моль.
2. Массу водорода определяют по формуле
Решение
m(H2) = n(H2) · M(H2)= 0,125 · 2 = 0,250 г.
Ответ: m(H2) = 0,250 г.
Контрольные задания
1. Составьте глоссарий: закон Авогадро –; молярный объ-
ем –; относительная плотность газов –.
2. Чему равна молекулярная масса газа, если масса 2 дм3 его
при н. у. равна 2,50 г?
3. Определите массу одной молекулы СО2.
4. Какой объем при н. у. занимают 34 г аммиака (NH3), 132 г
диоксида углерода (СО2), 32 г триоксида серы (SO2)?
5. Найдите объем, который занимают 1,505 ∙1022 молекул
любого газа.
6. Плотность газа по водороду равна 14. Определите моле-
кулярную массу газа. Какой это газ?
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]