3.2. Запитання для самостійної підготовки

1. Дайте означення матерії. Які форми існування матерії відомі? Чим відрізняється речовина від поля?

2. Що таке хімічний елемент? Які речовини називають простими, а які  складними? Що таке явище алотропії, чим воно обумовлене? Наведіть приклади.

3. Що таке атомна одиниця маси, відносні атомна і молекулярна маси?

4. Чим відрізняються молекулярна і молярна маси речовини? Що таке моль?

5. Дайте означення поняттям: хімічний еквівалент, число еквівалентності, молярна маса хімічних еквівалентів елемента.

6. Чи завжди еквівалент елемента однакова величина? Наведіть приклади елементів, еквіваленти яких можуть змінюватись.

7. Сформулюйте закони збереження маси речовин, закон Авогадро та наслідки з нього. Що таке відносна густина одного газу за іншим?

8. Сформулюйте закон еквівалентів. Як можна розрахувати атомну масу елемента за допомогою закону еквівалентів? Які дані для цього потрібні?

9. Які оксиди є солетворними та несолетворними?

10. Які оксиди належать до основних, кислотних і амфотерних? Які їх хімічні властивості?

11. Які гідроксиди належать до основ, кислот? Як їх можна одержати, які хімічні властивості вони виявляють?

12. Які хімічні властивості амфотерних гідроксидів? Як їх можна одержати?

13. Що називають реакцією нейтралізації?

14. Що таке солі? У чому полягають особливості одержання середніх, кислих і основних солей? Які їх хімічні властивості?

4. Приклади розв’язання типових задач з теми 3

Задача 1. Визначити: а) кількість молів атомів у 150 г кремнію; б) кількість атомів у 50 г кремнію; в) кількість молів молекул води Н₂O у 50 грамах; г) масу однієї молекули СO₂ у грамах.

Розв’язання. а) Оскільки М(Si) = 28,09 г/моль, тоді кількість молів атомів силіцію:

n(Si) = 5,34 (моль атомів);

б) кількість атомів Силіцію N_X(Si), що містяться у 50 г речовини:

N_X(Si) = (атомів);

в) кількість молів води у 50 грамах:

n(Н₂O) = 2,78 (моль);

г) для визначення маси молекули (атома) у грамах використовуємо формули:

(3.3) (2.13)

m₀(СO₂) = (г).

Задача 2. Визначити масу одного літра хлору (н. у.).

Розв’язання. За формулою:

n(Cl₂) = ,

де V_M – молярний об’єм газу, розраховуємо масу одного літра хлору ( н.у.), враховуючи, що маса одного літра за визначенням – густина d, г/л. Тоді

M(Cl₂) = ;

M(Cl₂) = 71,0 г/моль.

Отже,

(Сl₂) =

Тобто маса 1 літра хлору за н. у. дорівнює 3,17 г.

Задача 3. Обчислити об’єм, який займають: а) 64 г кисню; б) 2,710²² молекул кисню (н. у.).

Розв’язання.

а) розраховуємо кількість речовини кисню:

n(O₂) =

тоді об’єм кисню становить:

V(O₂) = n(O₂)V⁰_М = 2  22,4 = 44,8 (л).

б) кількість речовини кисню становить:

n(O₂) =

тоді об’єм кисню

V(O₂) = n(O₂)V⁰_M = 0,045  22,4 = 1 (л).

Задача 4. У закритій посудині знаходиться газ при температурі 25 С. До якої температури треба нагріти цей газ, щоб збільшити його тиск у 2,5 рази?

Розв’язання. Рівняння Менделєєва  Клапейрона має вигляд (3.1) або:

pV = 1 000nRT = , (2.14)

де m – маса газу, г; М(Х) – молярна маса газу, г/моль; R – універсальна газова стала (8,31 Дж/(мольК)); Т – температура, К; р – тиск, Па; V – об’єм, л.

За умовою (див. об’єднаний закон газового стану):

,

де р₁ = 2,5р; V₁ = V; T = 273 + 25 = 298 К.

Тоді

Отже, T₁ = 2,5T = 2,5  298 = 745 К = 472 C.

Задача 5. Знайти: а) відносну густину амоніаку за повітрям; б) молярну масу невідомого газу, якщо відносна густина його за воднем дорівнює 15.

Розв’язання: а) відносна густина амоніаку за повітрям:

D_пов(NH₃) =

б) молярна маса невідомого газу:

M(Х) = (Х) M(H₂) = 15  2 = 30 г/моль.

Задача 6. Визначити вміст елементів у відсотках (масові частки) в оксиді Mn₂O₇ . Розв’язання. Масова частка (х) або вміст елемента у відсотках – це маса елемента, що міститься в 100 г хімічної сполуки.

Знаючи, що M(Mn) = 54,94 г/моль і М(Mn₂O₇) = 221,88 г/моль, складаємо пропорцію:

221,88 г сполуки містить 2  54,94 г Mn;

100 г сполуки містить х г Mn.

Тоді масові частки Мангану та Оксигену у сполуці Мn₂O₇ становитимуть:

(X) = m(X)/m(Мn₂O₇),

(Mn) =

(О) = 100 – 49,52 = 50,48 %.

Задача 7. Мінерал містить 75 % сполуки FeS. Визначити, яка маса цього мінералу містить 1 кг Феруму.

Розв’язання. Обчислюємо масу сульфіду феруму FeS, у якій міститься 1 кг Феруму, якщо M(FeS) = 87,91 г/моль, M(Fe) = 55,85 г/моль. Для цього складаємо пропорцію:

87,91 г FeS містить 1  55,85 г Fe;

х FeS містить 1000 г Fe.

Тоді маса сульфіду феруму

х =

Розрахуємо масу мінералу, в якому міститься 1кг феруму :

m_{мінералу} = 1 574,04 / 0,75 = 2 098,72 г = 2,099 (кг).

Задача 8. Обчислити: а) молярну масу хімічних еквівалентів Мангану в оксиді MnO₂; б) молярні маси еквівалентів сполук: PbO; Cu(OH)₂; HNO₂; AlCl₃.

Розв’язання. а) Валентність Мангану в оксиді MnO₂ дорівнює чотирьом, тобто число еквівалентності z*(Mn) = 4. Тоді молярнa масa хімічних еквівалентів Мангану становитиме:

б) Молярна маса еквівалентів оксиду PbO:

де i(Pb) – індекс при атомі Плюмбуму; у даному випадку i(Pb) = 1.

Молярна маса еквівалентів основи Cu(OH)₂:

де j – кількість гідроксильних груп у формулі основи; j = 2.

Молярна маса еквівалентів кислоти HNO₂ :

де і – кількість атомів Гідрогену в формулі кислоти; і = 1.

Молярна маса еквівалентів солі AlCl₃:

де i(Al) – індекс при атомі Алюмінію; у даному випадку і(Al) = 1.

Задача 9. За нормальних умов маса 0,5 л газу становить 1,806 г. Обчислити: а) кількість речовини; б) відносну молекулярну масу газу; в) кількість молекул у

цьому об’ємі.

Розв’язання. а) Розраховуємо кількість речовини, що займає об’єм 0,5 л:

n(X) =

б) Оскільки n(X) = , молярна маса невідомого газу становить:

М(X) =

Відносна молекулярна маса газу чисельно дорівнює молярній масі, тому

M_r(X) = 81.

в) Розраховуємо кількість молекул у цьому об’ємі газу

N_X = n(X) N_A = 0,0223  6,02  10²³ =1,34  10²² (молекул).

Задача 10. Обчислити молярну масу еквівалентів металу, якщо його хлорид містить 65,57 % Хлору. Визначити, який це метал, якщо відомо, що в хлориді він тривалентний.

Розв’язання. Згідно з законом еквівалентів (3.2):

але оскільки (X) = m(X)/m(сполуки), то

закон еквівалентів можна записати таким чином:

ω(Me) = 100 – ω(Cl‌) = 100 – 65,57 = 34,43 %.

Розраховуємо молярну масу еквівалентів металу:

Щоб визначити, який це метал, потрібно розрахувати його молярну масу:

М(Ме) = = 18,62  3 = 55,85 (г/моль).

За допомогою періодичної таблиці знаходимо, що цей метал – Ферум (Fe).

Задача 11. Одна й та сама маса металу потрібна для взаємодії і з 1,78 г сірки, і з 8,89 г брому. Визначити молярну масу хімічних еквівалентів Брому, якщо молярна маса хімічних еквівалентів Сульфуру становить 16 г/моль.

Розв’язання. Згідно із законом еквівалентів (3.2) запишемо:

Отже, отримуємо:

Тоді

(г/моль).

Задача 12. На відновлення з 8,0 г оксиду двовалентного металу витрачається 2,24 л водню (н.у.). Обчислити молярну масу еквівалентів металу. Чому дорівнює відносна атомна маса металу? Який це метал?

Розв’язання. Якщо одна з речовин знаходиться в газоподібному стані, закон еквівалентів можна записати у вигляді:

(2.16)

де

V 11,2 л/моль.

Розраховуємо молярну масу еквівалентів оксиду металу МеО:

Оскільки

М = М + М ;

М = М = 8,00 г/моль,

то

М = М  М = 40,0 – 8,00 = 32,0 (г/моль).

Якщо метал двовалентний, відносна атомна маса металу дорівнює

A_r(Me) = 32,0  2 = 64,0. Отже, невідомий метал – Купрум.

Задача 13. Яка маса металу взаємодіє з 500 см³ кисню (н. у.), якщо молярна маса хімічних еквівалентів металу дорівнює 12,16 г/моль.

Розв’язання. Згідно із законом еквівалентів (3.2):

де

= 5,6 (л/моль).

Отже,