Химия (стр. 4 )

а) Во многих реакциях окислитель и (или) восстановитель дополнительно участвуют в реакциях солеобразования (чаще всего это кислоты). Поэтому расход такого вещества больше, чем это следует из ионно-молекулярного уравнения. Рассмотрим пример составления уравнения реакции, в которой восстановитель является и средой:

K2Cr2O7 + 14 HI Þ 2 CrI3 + 2 KI + 3 I2 + 7 H2O

ox red

среда

Cr2O72- + 14 H+ + 6e - Þ 2Cr3+ + 7H2O ½´1

2 I- Þ I2 + 2e- ½´3

Cr2O72- + 14 H+ + 6 I - Þ 2Cr3+ + 7H2O + 3 I2

В молекулярное уравнение перед HI ставят коэффициент не от I--иона, а от протона, который учитывает расход кислоты не только на ox-red-процесс, но и на реакцию солеобразования.

б) В реакции с участием двух восстановителей (окислителей) частицы-восстановители (окислители) следует записать в одну полуреакцию. Например, для реакции окисления FeBr2 восстановители Fe2+ и Br- включают в одну полуреакцию:

Fe2+ + 2 Br - Þ Fe3+ + Br2 + 3e-.

в) При составлении баланса по «кислороду» и «водороду» наибольшие сложности возникают для щелочной среды. В щелочной среде для составления баланса можно использовать только H2O и OH--ионы, т. е. те реальные частицы, которые существуют в растворе. В ту часть уравнения, где больше кислорода, следует добавлять воду из расчета одна молекула H2O на один “балансируемый” атом кислорода:

NO2- + 2 OH - Þ NO3- + H2O + 2e-.

Если при составлении полуреакции требуется одновременно добиться баланса по кислороду и водороду, то рекомендуется поступить следующим образом. Выполнить баланс по кислороду, а затем, не принимая во внимание подставленные в уравнение частицы, выполнить баланс по водороду и результаты суммировать. Например, для перехода NO3- ® NH3 добиваемся баланса по кислороду:

NO3- + 3 H2O Þ NH3 + 6 OH-;

затем по водороду:

NO3- + 3 H2O Þ NH3 + 3 OH-;

и суммируем:

NO3- + 6 H2O Þ NH3 + 9 OH-.

г) Если в правой части суммарного ионно-молекулярного уравнения получаются одновременно протоны Н+ и гидроксильные ионы ОН-, то их следует объединить в молекулы воды. Например, составляя уравнения реакции окисления пероксидом водорода тиосульфата натрия в нейтральной среде

S2O32- + 5 H2O Þ 2 SO42- + 10 H+ + 8e - ½´ 1

H2O2 + 2e- Þ 2 OH- ½´ 4

S2O32- + 5 H2O + 4 H2O2 Þ 2 SO42- + 10 H+ + 8 OH-

восемь протонов и восемь гидроксильных ионов в правой части уравнения объединяют в 8 H2O,

S2O32- + 5 H2O + 4 H2O2 Þ 2 SO42- + 2 H+ + 8 H2O

и после «сокращения» молекул воды получают конечное уравнение

S2O32- + 4 H2O2 Þ 2 SO42- + 2 H+ + 3 H2O.

Оставшиеся ионы водорода в правой части указывают на то, что реакция идёт с “подкислением”, т. е. с образованием в качестве одного из продуктов кислоты:

Na2S2O3 + 4 H2O2 Þ H2SO4 + Na2SO4 + 3 H2O

Контрольные вопросы и задания 2.2

1. Какие из перечисленных веществ могут быть окислителями:

1) молекулярный фтор, 2) цинк, 3) элементарная сера, 4) элементарный углерод, 5) оксид серебра(I), 6) оксид натрия, 7) соляная кислота, 8) хромат калия, 9) сернистая кислота, 10) оксид марганца(IV), 11) иодоводородная кислота, 12) гипохлорит натрия, 13) нитрит калия, 14) манганат калия, 15) аммиак, 16) гидроксид железа(II), 17) гидроксид железа(III), 18) элементарный иод, 19) ортофосфат натрия, 20) сульфид железа(II).

2. Какие из веществ, перечисленных в задании 1, могут быть восстановителями.

3.  В какой степени окисления выходит из окислительно-восстановительной реакции центральный атом:

1)  разб. азотной кислоты, 2) конц. серной кислоты, 3) хлорида олова(II), 4) хлорида железа(III), 5) сульфита калия, 6) магния, 7) серы, 8) гипохлорита калия, 9) дихромата натрия, 10) иодида кальция, 11) пероксида водорода, 12) воды, 13) водорода, 14) гидрида кальция, 15) конц. соляной кислоты, 16) алюминия, 17) конц. серной кислоты с активными металлами, 18) оксида азота(IV) в растворе щёлочи, 19) хлора в растворе щёлочи, 20) перманганата калия в кислом растворе, 21) перманганата калия в нейтральной среде, 22) оксида углерода(II).

4. Напишите уравнения реакций (для самоконтроля в скобках указаны суммы стехиометрических коэффициентов в левой и правой частях уравнения):

1) SO2 + Br2 + H2O Þ [4=3],

2) FeSO4 + Br2 + H2SO4 Þ [4=3],

3) S + Cl2 + H2O Þ [8=7],

4) H2S + Cl2 + H2O Þ [9=9],

5) Cu + HNO3(разб) Þ [11=9],

6) KMnO4 + HCl(конц)Þ [18=17],

7) S + HNO3(конц) Þ [7=9],

8) P + HNO3(конц) Þ [6=7],

9) H2S + HNO3(разб)Þ [11=15 или 5=9],

10) Bi + HNO3(разб)Þ [5=4],

11) Mg + HNO3(разб)Þ [14=8],

12) Bi + H2SO4(конц) Þ [8=10],

13) H2S + H2SO4(конц) Þ [4=8 или 2=4],

14) Zn + H2SO4(конц) Þ [9=9],

15) KMnO4 + K2SO3 + H2O Þ [6=7],

16) KMnO4 + HBr Þ [18=17],

17) KMnO4 + FeSO3 + H2SO4 Þ [20=16],

18) H2S + K2Cr2O7 + H2SO4 Þ [8=12],

19) K2Cr2O7 + KI + H2SO4 Þ [14=15],

20) K2Cr2O7 + SO2 + H2SO4 Þ [5=3],

21) CrCl3 + NaClO + NaOH Þ Na2CrO4 +… [15=16],

22) Fe2(SO4)3 + KI Þ [3=4],

23) Al + H2SO4(разб)Þ [5=4],

24) Al + NaOH + H2O Þ [14=5 или 5=4],

25) Fe + Fe2(SO4)3 Þ [2=3],

26) KClO3 + KOH + Zn Þ [13=4],

27) Zn + HNO3 Þ NH4NO3 +… [11=8],

28) Zn + NaNO3 + NaOH + H2O Þ NH3+… [18=5],

29) SO2 + Fe2(SO4)3 + H2O Þ [4=4],

30) K2SO3 + Br2 Þ [3=3],

31) K2SO3 + K2Cr2O7 + H2SO4 Þ [8=9],

32) FeCl2 + KMnO4 + HCl Þ [14=11],

33) FeSO4 + O2 + H2SO4 Þ [7=4],

34) H2SO4(конц) + KI Þ [13=13],

35) KClO3 + HCl(конц) Þ [14=14],

36) KNO2 + FeSO4 + H2SO4 Þ [6=6],

37) NaI + NaNO2 + H2SO4 Þ [6=7],

38) NaNO2 + Cl2 + NaOH Þ [4=4],

39) H2O2 + KMnO4 + H2SO4Þ [10=16],

40) H2O2 + H2S Þ [5=5],

41) Ba(OH)2 + NO2 Þ [6=4],

42) Ba(OH)2 + Cl2 Þ (при нагревании) [12=12],

43) FeSO4 + O2 + H2O Þ [7=4],

44) пропилен + KMnO4 + H2O Þ [9=7],

45) C2H5OH + KMnO4 + H2SO4Þ [15=22].

Самостоятельная работа по теме «Реакции ионного обмена»

1  Запишите уравнения электролитической диссоциации для следующих соединений:

1) сульфат алюминия, 2) уксусная кислота, 3) серная кислота, 4) ортофосфорная кислота, 5) гидроксид аммония, 6) гидросульфат кальция, 7) дигидродифосфат натрия, 8) нитрат дигидроксожелеза(III).

2  Напишите в молекулярном и ионно-молекулярном виде уравнения реакций:

1)  гидроксид магния + уксусная кислотаÞ;

2)  хлорид алюминия + гидроксид калия(изб.)Þ;

3)  сульфид железа(II) + соляная кислотаÞ;

4)  метахромит калия + азотная кислота(изб.)Þ;

5)  ортофосфат кальция + бромоводородная кислотаÞ;

6)  тетрагидроксоцинкат натрия + серная кислота(изб.)Þ;

7)  гидрокарбонат стронция + серная кислотаÞ;

8)  сульфат олова(II) + гидроксид цезия(изб.)Þ;

9)  нитрит натрия + соляная кислотаÞ;

10)  гидросульфат калия + гидросульфит калияÞ.

3  Напишите в ионно-молекулярном виде уравнения реакций гидролиза для следующих солей и укажите характер среды их водных растворов:

1) ортофосфат натрия; 2) перманганат калия; 3) формиат кальция; 4) нитрат алюминия; 5) карбонат натрия; 6) нитрат меди(II); 7) ацетат аммония; 8) сульфид кальция; 9) карбонат алюминия; 10) сульфат хрома(III).

4  Напишите в молекулярном и ионно-молекулярном виде уравнения реакций:

1)  нитрат алюминия + сульфид аммония + водаÞ;

2)  карбонат калия + хлорид хрома(III) + водаÞ;

3)  хлорид аммония + метасиликат натрия + водаÞ.

Самостоятельная работа по теме «Окислительно-восстановительные реакции»

1. Окислителем или восстановителем могут быть:

1) O2, 2) серная кислота (разб.), 3) серная кислота (конц.), 4) металлическое серебро, 5) нитрат серебра, 6) HI, 7) MnO2, 8) NO2 , 9) азотистая кислота, 10) металлический магний, 11) дихромат натрия, 12) гидросульфит калия, 13) гидрид лития, 14) сульфид олова(II), 15) металлическое железо, 16) бромид железа(III), 17) гипохлорит натрия, 18) элементарная сера, 19) пероксид водорода, 20) SO2 ?

2 Напишите уравнения окислительно-восстановительных реакций, происходящих в растворе (расставить коэффициенты методом полуреакций):

1) H2SO4 (разб.) + Mg Þ ; 2) Al + HNO3 (разб.) Þ ; 3) KMnO4 + NaHSO3 + H2SO4Þ; 4) HNO3 (разб.) + H2S Þ ; 5) KMnO4 + H2O2 + HNO3 Þ ; 6) NaMnO4 + H2O2 Þ ; 7) KMnO4 + NaI Þ ; 8) Br2 + Sn + KOH Þ ; 9) KNO2 + SnSO4 + H2SO4 Þ ; 10) Cl2+Ba(OH)2(при нагрев.) Þ; 11) HClO + SO2 Þ ; 12) Cl2 + I2 + H2O Þ .

3 Напишите уравнения реакций, расставив коэффициенты методом электронного баланса:

1) NH4NO2 (нагрев.) Þ ; 2) NH4NO3 (нагрев.) Þ ; 3) KMnO4 (нагрев.) Þ ; 4) FeS2+O2Þ;

5) AgNO3 (нагрев.) Þ ; 6) Cu(NO3)2 (нагрев.) Þ; 7) NaNO3 (нагрев.) Þ.

3. РАСЧЁТНЫЕ ЗАДАЧИ ПО ХИМИИ

3.1 О ТОЧНОСТИ ВЫЧИСЛЕНИЙ И ЕДИНИЦАХ ИЗМЕРЕНИЙ

Точность расчётов в задачах должна определяться точностью исходных данных. Например, если по условию задачи масса раствора составляет 216 г, а массовая доля соли в нём – 25,0% , то массу соли необходимо вычислить с точностью до трёх значащих цифр – (216´25,0)/100=54,0 г. Часто для вычислений часть данных приходится определять самостоятельно по таблицам и справочникам. В таких случаях справочные значения следует округлять до требуемой точности расчета. Например, если масса водорода в веществе составляет 17,4 г, то для вычисления количества водорода (в моль) его табличную относительную атомную массу 1,00794 необходимо округлить до 1,01, таким образом, nН=17,4 / 1,01=17,2 моль.

В химии наряду с единицами измерений международной системы единиц СИ используются кратные и внесистемные единицы. В таблице 1 приведены некоторые единицы измерений и соотношения между ними.

Таблица 1 - Единицы измерений.

Единица измерения	Соотношение единиц измерения
СИ	Используемые в химии
Масса, m
Кг	Г, мг, мкг, кг, т, а. е.м.	1г==103мг=106мкг=10-3кг =10-6т; 1а. е.м.=1,66*10-24г
Количество вещества, n
моль	моль, кмоль, моль	1моль=10-3кмоль=103ммоль
Объём, V
М3	Л, мл, см3, м3	1л=1дм3=103мл=103см3=10-3м3
Плотность, r
кг/м3	г/см3, кг/дм3, т/м3	1г/см3=1 кг/дм3=1 т/м3=1000 кг/м3
Теплота (Q), энергия
Дж	кДж, Дж, эВ(ед. энергии)	1кДж=1000 Дж; 1эВ=1,6*10-19Дж
Давление, p
Па	Атм, кПа	1атм =101 кПа=101325 Па
Время, t
С	C

Кроме того, на практике часто используются безразмерные величины, например, относительные атомная (А) и молекулярная (М) массы, относительная плотность вещества (d) и др..

3.2 ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ НЕОБХОДИМЫЕ ДЛЯ СТЕХИОМЕРТИЧЕСКИХ РАСЧЁТОВ В ХИМИИ

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ АТОМНАЯ МАССА

Массы атомов очень малы: от 10-24 до 10-22 г. Поэтому в качестве единицы измерения масс атомов принята массы атома углерода изотопа 12С. Эта единица массы называется атомной единицей массы (а. е.м.). 1 а. е.м. = 1,66057*10-27 кг. Чаще вместо реальных масс используют относительные атомные массы (Аотн).

Относительная атомная масса элемента – это средняя масса атома элемента при его природном изотопном составе, отнесённая к массе атома углерода 12С.

Аотн =

Относительная атомная масса безразмерная величина.

КОЛИЧЕСТВО ВЕЩЕСТВА

Количество вещества может выражаться в микроскопических и макроскопических единицах измерения.

Микроскопической едницей измерения количества вещества (N) может являться число атомов, ионов или других микрочастиц. Однако эта единица измерений не удобна в случае реальных химических объектов, массы и объёмы которых мы измеряем в граммах, килограммах, миллилитрах или литрах. Поэтому для расчётов в химии и химической технологии используют макроскопическую единицу измерения количества вещества – моль (n).

Моль вещества (n) – это такое количество его, которое содержит столько же элементарных структурных (формульных) единиц, сколько содержится атомов в 12 г углерода 12С.

Из определения понятия моль следует, что если атом углерода в 12 раз тяжелее атома водорода, то 12 г углерода содержат такое же число атомов, что и 1 г водорода. Это число, равное 6.022*1023, называется постоянной Авогадро (NA). Следует отметить, что, взяв в граммах массу любого элемента численно равной его атомной относительной массе, и соотнеся её с массой 12 г углерода, мы получим это же число – 6.022*1023. Таким образом, 4 г гелия, 32 г серы или 197 г золота содержат такое же число атомов, что и 12 г углерода, и будут составлять 1 моль вещества.

Следует запомнить:

Моль вещества содержит 6.022*1023 структурных (формульных) единиц, а его масса в граммах численно равна относительной атомной или молекулярной массе.

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ И МОЛЯРНАЯ МАССА ВЕЩЕСТВА

Относительная молекулярная масса – это отношение средней массы вещества определённого формульного состава, включающего атомы отдельных элементов в их природном изотопном составе, отнесённая к массы атома углерода 12С.

Для вещества, состоящего из молекул, относительная молекулярная масса определяется выражением:

Мотн=

Иногда относительную массу определяют для смеси различных веществ известного состава, например, для сухого воздуха Мотн.= 28,9.

Относительная молекулярная масса соединения является безразмерной величиной, однако её численное значение, выраженное в граммах, соответствует 1 моль этого соединения. Так, например, 44 г оксида углерода(IV) составляют 1 моль и содержат 6,022·1023 молекул.

Массу 1 моль соединения, состоящего из молекул, называют молярной массой. Если вещество не содержит молекул, а состоит из атомов или ионов, то для таких соединений определяется формульная молярная масса, т. е. масса NA частиц, соответствующих принятой формуле вещества. Единица измерения молярной массы – г / моль.

Строгому определению молярной массы вещества (МВ) отвечает формула:

= (1)

где mв—масса вещества в граммах, nв—число моль вещества.

Примеры:

Для молекулярного соединения CCl4 относительная молекулярная масса равна 153,8; молярная масса равна 153,8 г/моль.

Для ионного соединения – хлорида натрия, имеющего формулу NaCl – формульная молярная масса равна 58,44 г/моль.

Для металла Na атомная масса равна 22,99 а. е.м.; относительная атомная масса равна 22,99; формульная молярная масса равна 22,99 г/моль.

Зная массу вещества и его молярную массу, можно вычислить количество вещества в моль:

(2)

Пример. Вычислить количество метанола (в моль) в 100 г спирта и массу (в граммах) одной молекулы метанола.

Р е ш е н и е. Исходя из формулы CH3OH и значений атомных масс элементов (берём из Периодической таблицы элементов) рассчитываем молярную массу спирта М=12,01+3´1,01+16,00+1,01=32,05 г/моль. Вычисляем количество спирта в молях: n=100 / 32,05=3,12 моль. Поскольку 1 моль вещества содержит 6,02·1023 молекул, то масса одной молекулы составляет m=М/NA=32,05 / 6,02·1023=5,32·10-23 г.

Пример. Сколько моль атомов Н и атомов О содержится в 2 моль H2O?

Р е ш е н и е. В соответствии с формулой воды одна молекула воды содержит 1 атом О и 2 атома Н. Вычисляем число атомов кислорода и водорода в 1 моль воды

NO=Nмолекул воды=n´NA=1´6,02·1023=6,02·1023 атомов

NH=2Nмолекул воды=2´1´6,02·1023=12,04·1023 атомов.

В 2 моль воды число атомов в 2 раза больше: NO=12,04·1023, NH=24,08·1023.

Находим число моль атомов О и Н в 2 моль воды

nО=NO/NA =12,04·1023/ (6,02·1023) =2 моль,

nH=24.08·1023/(6.02·1023) =4 моль.

Эта задача обычно решается иначе. Следует иметь в виду, что формула соединения отражает соотношение атомов (ионов, молекул) в молях, т. е. в 1 моль воды содержится 1 моль атомов О и 2 моль атомов Н, следовательно, nО=nводы=2 моль, nН=nводы´2=4 моль.

Пример. Вычислить массу железа, в которой содержится 1,000 г электронов. Масса покоя электрона составляет а. е.м..

Ре ш е н и е: Исходя из определения а. е.м. выразим 1а. е.м. в граммах:

. Выражая массу атома углерода через молярную массу углерода и число Авогадро, имеем: (г). Следовательно, масса электрона в граммах составляет - .

Поскольку один атом железа содержит 26 электронов, то 1 моль железа содержит 26·NA электронов. Масса электронов в 1 моль железа составит г. Вычисляем количество железа, содержащего 1 г электронов: . Находим массу железа: mFe=nFe·MFe=70,16·55,85=3916 г.

Контрольные вопросы и задания 3.1

1. Вычислите массу (в граммах) 1 молекулы

А). H2; Б). оксида кальция; В). иодоводорода; Г). монохлоруксусной кислоты.

2. Сколько моль атомов (ионов) содержится в:

А). 1 моль бензола; Б). 3 моль анилина; В) 0.2 моль хлорида бария; Г). 0.03 моль сульфата алюминия.

3. Рассчитайте молярные массы:

А). NH4Al (SO4)2·12H2O; Б). Na3[Fe(CN)6]; В). H4P2O7; Г). хлорида анилиния.

4. В чём различие в понятиях молярная масса и относительная молекулярная масса?

ОБЪЁМ ИДЕАЛЬНОГО ГАЗА

В реакциях с участием газообразных веществ удобно измерять не массы газов, а их объёмы. Установлено, что 1 моль любого идеального газа занимает объём 22.4 л при 0 оС и 1 атм (нормальные условия). Следовательно, зная объём газа (Vгаза), измеренный при нормальных условиях в литрах или дм3, можно определить количество газа в моль:

Если известен объём газа при других условиях, то его можно привести к нормальным условиям по уравнению состояния идеального газа (уравнение Клапейрона)

, (3)

где po, Vo, To – соответственно давление, объём и температура газа (пара) при нормальных условиях, а p, V, T – соответственно давление, объём и температура газа (пара) при реальных условиях. В ряде случаев количество газа удобнее вычислять по уравнению Клапейрона – Менделеева

pV=nRT , (4)

где R – универсальная газовая постоянная (8,314 Дж´К-1´моль-1).

В уравнениях (3) и (4) температура абсолютная (Т) – т. е., выраженная в градусах Кельвина. В уравнении (4) все числовые значения следует подставлять в размерностях СИ.

В количественных расчётах необходимо уметь переходить от одних единиц измерения количества вещества к другим единицам. Основой таких переходов является соотношение:

, (5)

где nВ – количество вещества (в моль), N - число частиц вещества, NA-число Авогадро (6,02·1023 моль-1), mВ - масса вещества (в граммах), МВ - молярная масса вещества (г/моль), Vgas – объём газа (пара вещества) при нормальных условиях (в литрах), Vn – молярный объём газа (22,4 л /моль).

Пример. Какой объём при нормальных условиях (НУ) занимают 8,00 г молекулярного кислорода?

Р е ш е н и е. Вычисляем количество молекулярного кислорода (формула 2): n=8,00/32,00=0,250 моль. Умножаем результат на молярный объём V=n´Vm=0,250 ´22,4=5,60 л.

Пример. Какова масса 100 л хлора при нормальных условиях?

Р е ш е н и е. Вычисляем количество Cl2 в молях (формула 5):

n=100/22,4=4,46 моль. Результат умножаем на молярную массу хлора (М=70,91 г/моль) m=n´М=4,46´70,91=317 г.

Пример. При 60оС и давлении 105 кПа газ занимает объём 60. Какой объём займёт газ при нормальных условиях?

Р е ш е н и е. Воспользуемся уравнением (3): Vo=(рV/T)´(To/po)=

(105´60/(273+60))´(273/101)=51,1 л.

Пример. Вычислить массу 36.0 л H2S, если объём газа измерен при 170С и 98,64 кПа.

Р е ш е н и е. Объём газа, приведённый к нормальным условиям, составляет Vo=(рV/T)´(To/po)=(98,64´36/290)´(273/101,3)=33,0 л. Количество газа в молях равно: n=33,0/22,4=1,47 моль. Масса газа составляет m=M´n=34,08´1,47=50,2 г.

Пример. Определите молярную массу газа, плотность которого при 250С и давлении 1 атм равна 2,615 г/л.

Р е ш е н и е. Плотность вещества определяется как r=m/V. Уравнение (4) можно преобразовать: pV=nRT=(m/M)RT, откуда получим уравнение p=(m/V)´(RT/M)=r(RT/M). Следовательно, M=rRT/p. Подставляя в формулу исходные данные, выраженные в системе единиц СИ, получим М=(2,615´8,31´298) /(101,3·103)=0,0639 кг/моль=63,9г/моль.

Контрольные вопросы и задания 3.2

1. Приведите объёмы следующих газов к нормальным условиям.

А). 0,400 л H2 при 2000С и 98 кПа; Б). 128 мл О2 при 350С и 125 кПа;

В). 2 дм3 Не при 200 К и 201 кПа; Г). 3,15 л F2 при 2500С и 1,95 атм.

2. Вычислите число молекул водорода в сосуде объёмом 0,500 л при:

А). давлении 1 Па и 300 К; Б). давлении 100 кПа и 00С.

3. Вычислите молярные массы веществ, если известно, что:

А).56 г газа при НУ занимают объём 44,8 л; Б). при испарении 200 мг вещества объём его паров, пересчитанный на НУ, составил 53,3 мл; В). плотность пара вещества при 970С и 101кПа составляет 1,05 кг/м3; Г). относительная плотность газа по воздуху равна 2,21.

4. Вычислите массу 1 л следующих газов при НУ:

А). СО; Б). кислорода; В). фосгена СОCl2; Г). N2O.

5. Вычислите в граммах массу 10 мл газов:

А). метана при НУ; Б). фтороводорода при НУ; В). ацетилена при 300К и 1,2 атм; Г). этана при –430С и 202 кПа.

6. Определите число атомов в: А). 50 мкг ртути; Б). 20 мг водорода; В) 44,8 мл кислорода при НУ; Г). 22,4 мл воды при 40С.

7. Сколько моль вещества содержится в: А). 180 мг воды; Б). 8,30 г сульфата натрия; В). 100 г десятиводного сульфата натрия; Г). 10 мл тетрахлорметана (d = 1,59).

8. Какова масса иридия, если в нём содержится 0, 03646 г электронов (масса покоя электрона составляет 1/1823 а. е.м.).

ПРОСТЕЙШАЯ ХИМИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА

Это формула, отображающая качественный и количественный состав соединения при помощи символов химических элементов, а также числовых знаков. Например, NH3, FePO4, C2H6O, NO2.

Нахождение простейших формул соединений.

В основе определения простейших формул соединений лежит закон простых кратных отношений. В соединениях количества одного элемента, соединяющиеся с количеством другого элемента, относятся между собой как небольшие целые числа. Следовательно, при определении простейшей формулы сложного вещества достаточно для заданной массы вещества рассчитать количества каждого элемента (в моль) и найти соотношения между ними в наименьших целых числах.

Пример. Образец оксида хрома массой 47,64 г был восстановлен в струе оксида углерода. Масса оставшегося хрома равна 32,60 г. Найдите эмпирическую формулу оксида.

Р е ш е н и е : По разности масс оксида и металла вычисляем массу кислорода 47,64 – 32,60 = 15,04 г. Далее решение удобно представлять в виде таблицы:

Элемент	Хром	Кислород
Масса, г	32,60	15,04
Аотн	52,00	16,00
n, моль	32,60 / 52,00 = 0,6269	15,04 / 16,00 = 0,9400
Отношение количеств элеметов (делим n на nmin) Отн. в целых числах	0,6269/0,6269=1 2	0,9400 / 0,6269=1,499 3

Простейшая формула оксида – Cr2O3.

ХИМИЧЕСКАЯ ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА

Это выражение кратное простейшей формуле. Химическая формула вещества отражает состав молекулы для ковалентных соединений или состав и соотношение ионов в кристаллической решётке для ионных соединений. Химические формулы часто называют эмпирическими формулами. В эмпирических формулах кроме символов химических элементов и чисел используются и другие знаки. Например, H2O2, HF, P4, C6H6, Ca3(PO4)2, K[Al(OH)4].

По химической формуле вычисляют значение молярной массы вещества. Следовательно, коэффициент кратности химической и простейшей формулы – k имеет целочисленное значение (1,2,3…) и равен отношению молярных масс химической формулы и простейшей формулы

(6)

Пример: Молярная масса полимера с простейшей формулой CH2 равна 560 г/моль. Какова его молекулярная формула?

Р е ш е н и е : Молярная масса, соответствующая простейшей формуле - 14 г/моль. Так как молярная масса полимера известна и равна 560 г/моль, определим кратность химической формулы простейшей формуле k= 560 / 14 = 40.

Следовательно, химическая формула полимера имеет вид (CH2)40.

Расчёт массового состава вещества по его химической формуле

Простейшая формула соединения задаёт массовый состав в %, через соотношение масс входящих в него элементов. Химическая формула позволяет определить кроме элементного состава соединения процентное содержание в веществе ионов или молекул, входящих в его структуру.

Пример: Рассчитайте массовую долю кристаллизационной воды в % в пятиводном сульфате меди(II).

Р е ш е н и е : Формула кристаллогидрата – CuSO4*5H2O. Вычисляем Мвещества= 63,5+32+(16´4)+(18´5) = 249,5 г/моль. Содержание воды в кристаллогидрате составляет ((Mвода´5)/Мвещество)´100%= (18´5 / 249,5)´100% = 36,1 %.

ОТНОСИТЕЛЬНАЯ ПЛОТНОСТЬ ГАЗООБРАЗНОГО ВЕЩЕСТВА

Относительная плотность газа – это плотность газа, отнесённая к плотности другого газа, взятого в качестве эталона:

D = r/r0.

Плотность газа можно выразить через его молярную массу и объём (). С учётом того, что одинаковые количества газа (n) при равных условиях занимают одинаковые объёмы (V), получаем: