Раздел 2. Обучающие примеры с алгоритмами решения по теме «Основные химические понятия и законы химии» Пример 1. Определение молярной массы вещества и абсолютной массы молекулы вещества

1. Определите массу атомарной серы в 85,5 г алюминия сульфата.

Решение. Вначале необходимо определить количество веществаnалюминия сульфатамассой 85,5 г. Для этого рассчитаем относительную молекулярную массу одной молекулы этого вещества по его формуле с использованием данных таблицы Д.И. Менделеева. Она составляет:

.

Мы помним, что молярная масса вещества численно равна его относительной молекулярной массе, и тогда . Количество вещества этой соли определяется как отношение физической массы к молярной массе соли:

.

Подставив известные и найденные значения, определяем количество вещества алюминия сульфата: .

Из химической формулы сложного вещества алюминия сульфата следует, что количество вещества атомарной серы в одной молекуле в три раза превосходит количество вещества самой молекулы. Значит, . Теперь не сложно определить искомую физическую массу атомарной серы в заданной массе соли:.

Ответ:.

2.Определите плотность газообразного аммиака по водороду и азоту. Рассчитайте физическую массу одной молекулы аммиака.

Решение.Зная химические формулы веществ, указанных в задаче, вычисляем относительную молекулярную массу молекул аммиака, водородаи азота, используя данные таблицы Д.И. Менделеева. Получим:

;;.

Помня, что молярные массы веществ численно равны их относительным молекулярным массам, можем записать:

;;.

Для определения абсолютной физической массы одной молекулы аммиака () необходимо молярную массу вещества разделить на количество структурных единиц, содержащихся в количестве вещества 1 моль, т.е. на постоянную Авогадро (). Тогда получим:.

Плотность аммиака по водороду и азоту рассчитываем согласно второму следствию из закона Авогадро: ;.

Ответ: химическое вещество аммиак в 8,5 раз тяжелее водорода и в 0,6 раза легче азота; г.

3. Определите количество вещества (n) каждого химического соединения, содержащего: а)молекул оксида углерода (4); б) 100 мл воды; в)атомов кислорода. Сделайте вывод о том, у какого вещества самые тяжелые молекулы.

Решение. Для определения количества вещества) в задании а) и) в задании в) по количеству структурных единиц химического объекта используем понятие о постоянной Авогадро:) ==.

Поскольку одна молекула кислорода состоит из двух его атомов, то расчетная формула для ) будет иметь вид:.

Для определения количества вещества воды ) в задании б) вспомним, что ее плотность как жидкости равна 1и тогда

, а;

и в окончательном виде .

Подставив в это выражение данные условия задачи и молярную массу воды, определенную по таблице Д.И. Менделеева (), найдем искомое значение количества вещества воды:

.

Установить самое тяжелое вещество из находящихся в газообразном состоянии можно сравнением их молярных масс, т.е. определением относительной плотности газов по следствию из закона Авогадро. Расчет показывает:

.

Следовательно, молекула диоксида углерода в 1,4 раза тяжелее молекулы кислорода.

Для сравнения масс молекул диоксида углерода и воды следует рассчитать абсолютные физические массы одной молекулы каждого вещества, зная их молярные массы и.

Подставив в эти выражения известные данные, получим:

;

.

Сравнивая физические массы молекул и, увидим, что

.

Следовательно, молекула диоксида углерода в 2,4 раза тяжелее молекулы воды.

Ответ: а); б); в); самой тяжелой является молекула.

4. Определите молярную массу вещества и массу одной его молекулы, если при температуре 340и давлении Па 0,24 г этого вещества занимают объем 0,087 л.

Решение. Для определения молярной массы неизвестного веществаиспользуем уравнение Менделеева - Клапейрона, преобразовав его относительно. Получим выражение для расчета:.

В этом выражении – физическая масса (0,24 г) неизвестного вещества;– объем (0,087 л), занимаемый неизвестным веществом при давлении( Па или 101 кПа) и температуре(340);– универсальная газовая постоянная, равная 8,314. Подставив все данные в выражение и произведя расчеты, получим значение молярной массы неизвестного вещества:

.

Массу одной молекулы неизвестного вещества вычисляем по формуле:

.

Ответ:;.

5. Определите массу сложного вещества калия хлората, из которого при прокаливании было получено 700 мл газообразного кислорода. Объем газа был измерен при температуреС и давлении Па.

Решение. Для определения количества вещества выделившегося кислорода используем понятие молярного объема газа:,. Произведя соответствующие преобразования, получим расчетную формулу:

.

В этой формуле: ) – количество вещества выделившегося кислорода;– заданное давление ( Па),) – объем газа, измеренный при заданных параметрах системы (700 мл или 0,7 л),) – объем, который заняло бы это же количество газа при нормальных условиях,– исходная температура (С или),– давление газа при нормальных условиях ( Па),- температура при нормальных условиях (),– молярный объем газа или объем, который занимает 1моль любого газа при нормальных условиях (22,4). Подставив в расчетную формулу все известные значения, получим:

= 0,037 моль.

Запишем теперь уравнение реакции разложения сложного вещества - калия хлората:

.

Из этого уравнения следует, что для получения 1 моля газообразного кислорода необходимо израсходовать 2/3 моля калия хлората. Ясно, что количество вещества соли, необходимое для получения 0,037 моль будет равно:

.

Искомую массу соли определяем по уравнению

).

При этом и, следовательно,. В результате получим

.

Ответ:.