29

I. Основные понятия и законы химии. Атомные и молекулярные массы. Моль.

Химический элемент определяется как вид атомов, характеризующихся определенной совокупностью свойств. Простое вещество состоит из атомов или молекул одного и того же элемента. При соединении атомов различных элементов образуется сложное вещество (химическое соединение).

Закон постоянства состава. Соотношения между массами элементов, входящих в состав соединения, постоянны и не зависят от способа получения этого соединения.

Закон Авогадро. В равных объемах любых газов, взятых при одинаковых температуре и давлении, содержится одно и то же число молекул.

1/12 часть изотопа ¹²С называется атомной единицей массы (а.е.м.). Относительная атомная масса элемента рассчитывается как отношение массы атома элемента к 1/12 части массы атома ¹²С.

Относительная молекулярная масса (Мr) простого или сложного вещества определяется как отношение массы его молекулы к а.е.м.

Моль - количество вещества, содержащее столько атомов, молекул, ионов, электронов или других структурных единиц, сколько содержится атомов в 12 г изотопа ¹²С. Применяя понятие "моль", следует конкретно указывать, что имеется в виду. Например, моль атомов О, мольмолекул О₂? В одном моле содержится 6,02·10²³ (постоянная Авогадро) структурных единиц. Отношение массы m(г) вещества к его количеству n(моль) называют мольной массой вещества (М). М = m/n (г/моль ).

Из закона Авогадро и определения понятия "моль вещества" следует, что при определенных температуре и давлении 1 моль любого газообразного вещества занимает один и тот же объем. При нормальных условиях (н.у.), т.е. при Р = 101,325 кПа или 760 мм р.ст., и Т = 273 К 1 моль любого газа занимает объем 22,4 л.

Пример 1. Рассчитайте число молей, соответствующих 56 г n₂. Сколько молекул содержится в этом количестве азота?

Решение. Молекулярная масса (Мr) азота n₂ равна 28 а.е.м. Масса 1 моля n₂ (M) 28 г. Число молей азота можно найти как отношение массы к молярной массе, т. е. N = m/М = 56/28 = 2 (моль). Один моль любого вещества содержит 6,02·10²³ структурных единиц, следовательно, 2 моля ns содержат 2·6,02·10²³ = 12,04·10²³ молекул азота.

Пример 2. Вычислите массу 1 л хлора и объем 1 г хлора (при н.у.). Сколько молекул Cl₂ содержится в 1 л (н.у.) ?

Решение. Молярная масса хлора равна 71 г/моль. При н.у. 1 моль Cl₂ занимает объем 22.4 л. Отсюда: а) 22,4 л хлора имеют массу 71 г; 1 л хлора имеет массу х г; х = 71/22,4 = 3,17 (г). б) 71 г хлора занимает объем 22,4 л: 1 г хлора занимает объем х л; х = 22,4/71 = 0,32 л. в) 22,4 л содержат при н.у. б,02·10²³ молекул Cl₂; 1 л содержит х молекул Cl₂ ; x = б,02·10²³/22,4 = 0,28·10²³ молекул Cl₂.

ЗАДАЧИ

1.Сколько молей и молекул содержится в 8,4 л газа при н.у.?

2.С целью получения сульфида алюминия смесь, состоящую из 27 г алюминия и 60 г серы, нагревали на воздухе и получили 75 г продукта. Противоречит ли этот факт закону сохранения массы вещества?

3.Какое число молей и молекул содержится в 38,4 г оксида серы (IV)? Какой объем при н.у. занимает это число молекул?

4.Сколько молекул CО₂ получится при сгорании 0.6 г углерода? Какой объем займет это число молекул при н.у.?

5.Сравните число молекул, содержащихся в 5 г серной кислоты, с числом молекул, содержащихся в 5 г азотной кислоты. В каком случае число молекул больше?

6.Молекула некоторого вещества имеет массу, равную 1,2·10^-25 кг. Определите молекулярную массу вещества.

7.В какой массе воды содержится столько же молекул, сколько их в 1 кг хлорида натрия ?

8.Сопоставить числа молекул, содержащихся в 1 г NH₃ и в 1 г n₂. В каком случае и во сколько раз число молекул больше?

9.Выразить в граммах массу одной молекулы диоксида серы.

10.Одинаково ли число молекул в 0,001 кг Н₂ и в 0,001 кг О₂? В 1 моле Н₂ и в 1 моле О₂? В 1 л Н₂ и в 1 л О₂ при одинаковых условиях?

11.Сколько молекул содержится в 1,00 мл водорода при нормальных условиях?

12.Какой объем при нормальных условиях занимают 27·10²¹ молекул газа?

13.Каково соотношение объемов, занимаемых 1 молем О₂ и 1 молем О₃ (условия одинаковые)?

14.Взяты равные массы кислорода, водорода и метана при одинаковых условиях. Найти отношение объемов взятых газов.