Расчеты по химическим уравнением. Расчеты массы вещества по уравнению химической реакции Расчеты по химическим формулам и уравнениям реакций

Внимательно изучите алгоритмы и запишите в тетрадь, решите самостоятельно предложенные задачи

I. Используя алгоритм, решите самостоятельно следующие задачи:

1. Вычислите количество вещества оксида алюминия, образовавшегося в результате взаимодействия алюминия количеством вещества 0,27 моль с достаточным количеством кислорода (4 Al +3 O 2 =2 Al 2 O 3).

2. Вычислите количество вещества оксида натрия, образовавшегося в результате взаимодействия натрия количеством вещества 2,3 моль с достаточным количеством кислорода (4 Na + O 2 =2 Na 2 O ).

Алгоритм №1

Вычисление количества вещества по известному количеству вещества, участвующего в реакции.

Пример. Вычислите количество вещества кислорода, выделившегося в результате разложения воды количеством вещества 6 моль.

	Оформление задачи
1. Записать условие задачи	*Дано* : ν(Н 2 О)=6моль _____________ *Найти* : ν(О 2)=?
	*Решение* : М(О 2)=32г/моль
и расставим коэффициенты	2Н 2 О=2Н 2 +О 2
, а под формулами –
5. Для вычисления искомого количества вещества, составим соотношение
6. Записываем ответ	*Ответ: ν (О 2)=3моль*

II. Используя алгоритм, решитесамостоятельно следующие задачи:

1. Вычислите массу серы, необходимую для получения оксида серы ( S + O 2 = SO 2).

2. Вычислите массу лития, необходимого для получения хлорида лития количеством вещества 0,6 моль (2 Li + Cl 2 =2 LiCl ).

Алгоритм №2

Вычисление массы вещества по известному количеству другого вещества, участвующего в реакции.

Пример: Вычислите массу алюминия, необходимого для получения оксида алюминия количеством вещества 8 моль.

Последовательность выполнения действий	Оформление решения задачи
1. Записать условие задачи	*Дано:* ν( Al 2 O 3 )=8моль ___________ *Найти:* m ( Al )=?
2. Вычислить молярные массы веществ, о которых, идёт речь в задаче	M ( Al 2 O 3 )=102г/моль
3. Запишем уравнение реакции и расставим коэффициенты	4 Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3
4. Над формулами веществ запишем *количества веществ из условия задачи* , а под формулами – стехиометрические коэффициенты , отображаемые уравнением реакции
5. Вычислим количества вещества, массу которого требуется найти. Для этого составим соотношение.
6. Вычисляем массу вещества, которую требуется найти	m = ν ∙ M , m (Al )= ν (Al )∙ M (Al )=16моль∙27г/моль=432г
7. Записываем ответ	*Ответ:* m *(Al)=* *432 г*

III. Используя алгоритм, решитесамостоятельно следующие задачи:

1. Вычислите количество вещества сульфида натрия, если в реакцию с натриемвступает серамассой 12,8 г (2 Na + S = Na 2 S ).

2. Вычислите количество веществаобразующейся меди, если в реакцию с водородом вступает оксид меди ( II ) массой 64 г ( CuO + H 2 = Cu + H 2 O ).

Внимательно изучите алгоритм и запишите в тетрадь

Алгоритм №3

Вычисление количества вещества по известной массе другого вещества, участвующего в реакции.

Пример. Вычислите количество вещества оксида меди ( I ), если в реакцию с кислородом вступает медь массой 19,2г.

Последовательность выполнения действий	Оформление задачи
1. Записать условие задачи	*Дано:* m ( Cu )=19,2г ___________ *Найти:* ν( Cu 2 O )=?
2. Вычислить молярные массы веществ, о которых, идёт речь в задаче	М(Cu )=64г/моль
3. Найдём количество вещества, масса которого дана в условии задачи
и расставим коэффициенты	4 Cu + O 2 =2 Cu 2 O
*количества веществ из условия задачи* , а под формулами – стехиометрические коэффициенты , отображаемые уравнением реакции
6. Для вычисления искомого количества вещества, составим соотношение
7. Запишем ответ	*Ответ: ν(* Cu 2 O *)=0,15 моль*

Внимательно изучите алгоритм и запишите в тетрадь

IV. Используя алгоритм, решитесамостоятельно следующие задачи:

1. Вычислите массу кислорода, необходимую для реакции с железом массой 112 г

(3 Fe + 4 O 2 = Fe 3 O 4).

Алгоритм №4

Вычисление массы вещества по известной массе другого вещества, участвующего в реакции

Пример. Вычислите массу кислорода, необходимую для сгорания фосфора, массой 0,31г.

Последовательность выполнения действий

Оформлениезадачи

1. Записать условие задачи

Дано:

m ( P )=0,31г

_________

Найти:

m ( O 2 )=?

2. Вычислить молярные массы веществ,

о которых, идёт речь в задаче

М( P )=31г/моль

M ( O 2 )=32г/моль

3. Найдём количество вещества, масса которого дана в условии задачи

4. Запишем уравнение реакции

и расставим коэффициенты

4 P +5 O 2 = 2 P 2 O 5

5. Над формулами веществ запишем

количества веществ из условия задачи ,

а под формулами –

стехиометрические коэффициенты ,

отображаемые уравнением реакции

6. Вычислим количества вещества, массу которого необходимо найти

m ( O 2 )= ν ( O 2 )∙ M ( O 2 )=

0,0125моль∙32г/моль=0,4г

8. Запишем ответ

Ответ: m ( O 2 )=0,4г

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

3. Вычислите массу серы, необходимую для получения оксида серы ( IV ) количеством вещества 4 моль ( S + O 2 = SO 2).

4. Вычислите массу лития, необходимого для получения хлорида лития количеством вещества 0,6 моль (2 Li + Cl 2 =2 LiCl ).

5. Вычислите количество вещества сульфида натрия, если в реакцию с натрием вступает сера массой 12,8 г (2 Na + S = Na 2 S ).

6. Вычислите количество вещества образующейся меди, если в реакцию с водородом вступает оксид меди ( II ) массой 64 г ( CuO + H 2 =

Развернутый план-конспект урока «Расчеты по химическим уравнениям».

Учебник: О.С. Габриелян.

Класс: 8

Тема урока: Расчеты по химическим уравнениям.

Тип урока: комбинированный.

Образовательные задачи: познакомить с расчетами по химическим уравнениям; сформировать у учащихся знание о расчетах по химическим уравнениям; начать формировать умения по составлению химических уравнений и расчетам по уравнениям.

Воспитательные задачи: продолжить формирование естественнонаучного мировоззрения, представления о единичном и целом.

Развивающие задачи: продолжить формирования умения наблюдать, анализировать, объяснять, делать выводы.

Методы обучения: словесные (объяснение и рассказ учителя), словесно – наглядные(объяснение с использованием записей на классной доске).

Оборудование: классная доска, таблица Д. И. Менделеева.

Ход урока:

1.Организационный момент (2-5мин.)

Здравствуйте ребята присаживайтесь. Сегодня на уроке мы с вами должны будем научиться проводить расчеты по химическим уравнениям.

2. Контроль знаний и умений (10 – 15 мин.)

На предыдущих занятиях мы с вами проходили уравнения химических реакций, давайте вспомним, что такое химическое уравнение? (Химическим уравнением называют условную запись химической реакции с помощью химических формул и математических знаков).

На основе какого закона пишут химические реакции? (Закон сохранения массы веществ).

Как он звучит? (Масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, получившихся в результате ее).

3. Объяснение нового материала (20 – 30 мин.)

По химическому уравнению можно определить, какие вещества вступили в реакцию, и какие образовались, а также по химическому уравнению можно рассчитать массу, объем и количество реагирующих веществ.

Для расчетов очень важно выбрать соответствующие друг другу единицы измерения массы, объема и количества вещества. Давайте откроем учебники на странице 146 и найдем таблицу №7. Рассмотрим по этой таблице соотношение некоторых единиц физико – химических величин.

Для того чтобы решать расчетные задачи по химии, можно пользоваться алгоритмом. Алгоритм решения задач дан в учебнике на странице 147.

Пользуясь алгоритмом решения задач, давайте решим следующие задачу:

Задача: Рассчитайте объем водорода (н.у.), который потребуется для взаимодействия с 230 кг оксида железа (ІІІ). Вычислите количество вещества воды, которое при этом образуется.

Дано: Решение:

m(Fe 2 O 3)=230кг 1. Запишем уравнение химической реакции:

V(H 2) - ?

n(H 2 O) - ? 2. Запишем известные и неизвестные числовые значения над формулами веществ в уравнении.

Так как масса дана в килограммах, то объем находим в кубических метрах, а количество вещества – в киломолях. И тогда:

230кг х м 3 y кмоль

Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O

где х – объем водорода V(H 2), y – количество вещества воды n(H 2 O).

3. а)Найдем заданную химическим уравнением массу 1кмоль Fe 2 O 3 и запишем полученное значение под его формулой:

Мr(Fe 2 O 3) = 56 * 2 + 16 * 3 = 160,

М(Fe 2 O 3) = 160 кг/кмоль.

б) Найдем заданный уравнением объем 3 кмоль водорода V = Vm*n, запишем под формулой водорода найденное значение: V(3H 2) = 22,4 м 3 /кмоль * 3 кмоль = 67,2 м 3 .

в) Под формулой воды укажем ее количество, заданное уравнением, - 3 кмоль.

Уравнение принимает вид

230кг х м 3 y кмоль

Fe 2 O 3 + 3H 2 = 2Fe + 3H 2 O

160кг 67,2 м 3 3 кмоль

4. Составим и решим пропорции:

а) 230 = х, х = 230*67,2 = 201,6 (м 3) – объем водорода V(H 2)

б) 230 = y , y = 230*3 = 9 (кмоль) – количество вещества воды n(H 2 O).

4.Первичное закрепление знаний (10 – 12 мин.)

Решите задачи (если можно, то несколькими способами):

Задача 1. В реакцию с кислородом вступает 0,1 моль цинка. Какое количество вещества кислорода потребуется? Какое количество вещества оксида цинка образуется?

Задача 2. Цинк количеством вещества 0,1 моль взаимодействует с кислородом. Определите массу кислорода, вступающего в реакцию, а также массу образующегося оксида цинка.

Задача 3. Алюминий массой 6,3 г вступает в реакцию с кислородом. Определите массы кислорода и образующегося оксида железа, если алюминий содержит 20% примесей.

Задача 4. Какой объем водорода (н.у.) выделится при взаимодействии 2,7 г 25% - й соляной кислоты с необходимым по реакции количеством вещества алюминия? Каково это количество вещества?

Задача 5. Какой объем углекислого газа выделится при сгорании 60 кг угля?

Задача 6. Сколько молей оксида кальция образуется при сжигании в кислороде 8 г кальция, содержащего 30% примесей?

5. Итог урока (1 -3 мин.)

Сегодня на уроке мы с вами еще раз вспомнили написание химических уравнений и научились проводить расчеты с помощью химических уравнений.

6. Домашнее задание (1 – 4 мин.)

§28, задание в рабочих тетрадях.

Какая масса оксида железа (ІІІ) образуется при сжигании на воздухе 0,6 моль железа?

Рассчитайте массу сульфида алюминия, образующегося при сплавлении с серой 5,4 г алюминиевой пудры. Сколько граммов сульфида железа (ІІ) образуется при сплавлении с серой 11,2 г порошка железа?

Определите массу магния, необходимого для получения 19 г хлорида магния (например сжигая магний в хлоре).

Сколько литров хлороводорода образуется при взаимодействии хлора с 5,5 л водорода?

Какой объем водорода может вступить в реакцию со 150 л кислорода?

Какой объем углекислого газа образуется при сжигании 8 л метана СН 4 ?

Какой объем углекислого газа образуется при сжигании 480 г угля?

Какой объем кислорода выделится при разложении электрическим током 100г воды?

Какой объем азота образуется при взрыве 1 г йодистого азота:

2NJ 3 = N 2 + 3J 2

Сколько граммов оксида серы (ІV) образуется при сжигании 12,8 серы?

Какая масса оксида магния образовались при сжигании в кислороде 6 г магниевой стружки?

Сколько граммов воды образуется при сжигании в кислороде 9 г водорода?

Сколько граммов алюминия надо взять для получения 30,6 г оксида алюминия?

Сколько граммов лития необходимо сжечь в кислороде для получения 15 г оксида лития?

Сколько граммов хлорида натрия образуется при сжигании в хлоре 11,5г натрия?

Сколько молей железа необходимо взять для получения 32,5 г хлорида железа (ІІІ)?

Сколько граммов алюминия необходимо взять для получения 80,1 г хлорида алюминия?

Сколько молей оксида кальция образуется при сжигании в кислороде 8 г кальция?

Сколько граммов хлорида алюминия образуется при сгорании в хлоре 10,8 г алюминиевой фольги?

Стехиометрия - количественные соотношения между вступающими в реакцию веществами.

Если реагенты вступают в химическое взаимодействие в строго определенных количествах, а в результате реакции образуются вещества, количество которых можно расчитать, то такие реакции называются стехиометрическими .

Законы стехиометрии:

Коэффициенты в химических уравнениях перед формулами химических соединений называются стехиометрическими .

Все расчёты по химическим уравнениям основаны на использовании стехиометрических коэффициентов и связаны с нахождением количеств вещества (чисел молей).

Количество вещества в уравнении реакции (число молей) = коэффициенту перед соответствующей молекулой.

N A =6,02×10 23 моль -1 .

η - отношение реальной массы продукта m p к теоретически возможной m т, выраженное в долях единицы или в процентах.

Если в условии выход продуктов реакции не указан, то в расчетах его принимают равным 100% (количественный выход).

Схема расчёта по уравнениям химических реакций:

Составить уравнение химической реакции.
Над химическими формулами веществ написать известные и неизвестные величины с единицами измерения.
Под химическими формулами веществ с известными и неизвестными записать соответствующие значения этих величин, найденные по уравнению реакций.
Составить и решить пропорцию.

Пример. Вычислить массу и количество вещества оксида магния, образовавшегося при полном сгорании 24 г магния.

Дано:

m (Mg ) = 24 г

Найти:

ν ( MgO )

m ( MgO )

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции:

2Mg + O 2 = 2MgO.

2. Под формулами веществ укажем количество вещества (число молей), которое соответствует стехиометрическим коэффициентам:

2Mg + O 2 = 2MgO

2 моль 2 моль

3. Определим молярную массу магния:

Относительная атомная масса магния Ar (Mg) = 24.

Т.к. значение молярной массы равно относительной атомной или молекулярной массе, то M (Mg) = 24 г/моль.

4. По массе вещества, заданной в условии, вычислим количество вещества:

5. Над химической формулой оксида магния MgO , масса которого неизвестна, ставим x моль , над формулой магния Mg пишем его молярную массу:

1 моль x моль

2Mg + O 2 = 2MgO

2 моль 2 моль

По правилам решения пропорции:

Количество оксида магния ν (MgO) = 1 моль.

7. Вычислим молярную массу оксида магния:

М (Mg) =24 г/моль,

М (О) =16 г/моль.

M (MgO) = 24 + 16 = 40 г/моль.

Рассчитываем массу оксида магния:

m (MgO) = ν (MgO) ×M (MgO) = 1 моль×40 г/моль = 40 г.

Ответ: ν (MgO) = 1 моль; m (MgO) = 40 г.

При решении расчетных химических задач необходимо умение производить вычисления по уравнению химической реакции. Урок посвящен изучению алгоритма расчетов массы (объема, количества) одного из участников реакции по известной массе (объему, количеству) другого участника реакции.

Тема: Вещества и их превращения

Урок: Расчеты по уравнению химической реакции

Рассмотрим уравнение реакции образования воды из простых веществ:

2H 2 + O 2 = 2H 2 O

Можно сказать, что из двух молекул водорода и одной молекулы кислорода образуется две молекулы воды. С другой стороны, эта же запись говорит о том, что для образования каждых двух молей воды нужно взять два моля водорода один моль кислорода.

Мольное соотношение участников реакции помогает производить важные для химического синтеза расчеты. Рассмотрим примеры таких расчетов.

ЗАДАЧА 1. Определим массу воды, образовавшуюся в результате сгорания водорода в 3,2 г кислорода .

Чтобы решить эту задачу, сначала необходимо составить уравнение химической реакции и записать над ним данные условия задачи.

Если бы мы знали количество вещества вступившего в реакцию кислорода, то смогли бы определить количество вещества воды. А затем, рассчитали бы массу воды, зная ее количество вещества и . Чтобы найти количество вещества кислорода, нужно массу кислорода разделить на его молярную массу.

Молярная масса численно равна относительной . Для кислорода это значение составляет 32. Подставим в формулу: количество вещества кислорода равно отношению 3,2 г к 32 г/моль. Получилось 0,1 моль.

Для нахождения количества вещества воды оставим пропорцию, используя мольное соотношение участников реакции:

на 0,1 моль кислорода приходится неизвестное количество вещества воды, а на 1 моль кислорода приходится 2 моля воды.

Отсюда количество вещества воды равно 0,2 моль.

Чтобы определить массу воды, нужно найденное значение количества воды умножить на ее молярную массу, т.е. умножаем 0,2 моль на 18 г/моль, получаем 3,6 г воды.

Рис. 1. Оформление записи краткого условия и решения Задачи 1

Помимо массы, можно рассчитывать объем газообразного участника реакции (при н.у.), используя известную вам формулу, в соответствие с которой объем газа при н.у. равен произведению количества вещества газа на молярный объем. Рассмотрим пример решения задачи.

ЗАДАЧА 2. Рассчитаем объем кислорода (при н.у.), выделившийся при разложении 27г воды.

Запишем уравнение реакции и данные условия задачи. Чтобы найти объем выделившегося кислорода, нужно найти сначала количество вещества воды через массу, затем по уравнению реакции определить количество вещества кислорода, после чего можно рассчитать его объем при н.у.

Количество вещества воды равно отношению массы воды к ее молярной массе. Получаем значение 1,5 моль.

Составим пропорцию: из 1,5 моля воды образуется неизвестное количество кислорода, из 2 молей воды образуется 1 моль кислорода. Отсюда количество кислорода равно 0,75 моля. Рассчитаем объем кислорода при н.у. Он равен произведению количества кислорода на молярный объем. Молярный объем любого газообразного вещества при н.у. равен 22,4 л/моль. Подставив числовые значения в формулу, получим объем кислорода, равный 16,8 л.

Рис. 2. Оформление записи краткого условия и решения Задачи 2

Зная алгоритм решения подобных задач, можно рассчитать массу, объем или количество вещества одного из участников реакции по массе, объему или количеству вещества другого участника реакции.

1. Сборник задач и упражнений по химии: 8-й кл.: к учеб. П.А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / П.А. Оржековский, Н.А. Титов, Ф.Ф. Гегеле. - М.: АСТ: Астрель, 2006. (с.40-48)

2. Ушакова О.В. Рабочая тетрадь по химии: 8-й кл.: к учебнику П.А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / О.В. Ушакова, П.И. Беспалов, П.А. Оржековский; под. ред. проф. П.А. Оржековского - М.: АСТ: Астрель: Профиздат, 2006. (с. 73-75)

3. Химия. 8 класс. Учеб. для общеобр. учреждений / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, М.М. Шалашова. - М.:Астрель, 2013. (§23)

4. Химия: 8-й класс: учеб. для общеобр. учреждений / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. М.: АСТ: Астрель, 2005. (§29)

5. Химия: неорган. химия: учеб. для 8кл. общеобр. учрежд. /Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. - М.: Просвещение, ОАО «Московские учебники», 2009. (с.45-47)

6. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав. ред.В.А. Володин, вед. науч. ред. И. Леенсон. - М.: Аванта+, 2003.

Дополнительные веб-ресурсы

2. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов ().

Домашнее задание

1) с. 73-75 №№ 2, 3, 5 из Рабочей тетради по химии: 8-й кл.: к учебнику П.А. Оржековского и др. «Химия. 8 класс» / О.В. Ушакова, П.И. Беспалов, П.А. Оржековский; под. ред. проф. П.А. Оржековского - М.: АСТ: Астрель: Профиздат, 2006.

2) с.135 №№ 3,4 из учебника П.А. Оржековского, Л.М. Мещеряковой, М.М. Шалашовой «Химия: 8кл.», 2013 г.

Расчеты по химическим уравнениям (стехиометрические расчеты) основаны на законе сохранения массы веществ. В реальных химических процессах из-за неполного протекания реакций и потерь масса продуктов обычно меньше теоретически рассчитаной. Выходом реакции (ŋ) называют отношение реальной массы продукта (m практическая) к теоретически возможной (m т еоретическая), выраженное в долях единицы или в процентах:

ŋ= (m практическая / m теоретическая) 100%.

Если в условиях задач выход продуктов реакции не указан, его в расчетах принимают за 100% (количественный выход).

Пример 1 . Сколько г меди образуется при восстановлении 8 г оксида меди водородом, если выход реакции составил 82% от теоретического?

Решение: 1. Рассчитаем теоретический выход меди по уравнению реакции:

CuO + H2 = Cu + H2O

80 г (1 моль) CuO при восстановлении может образовать 64 г (1 моль) Cu; 8 г CuO при восстановлении может образовать Х г Cu

2. Определим, сколько граммов меди образуется при 82% выходе продукта:

6,4 г –– 100% выход (теоретический)

Х г –– 82%

X = (8 82) / 100 = 5,25 г

Пример 2. Определите выход реакции получения вольфрама методом алюминотермии, если из 33,14 г концентрата руды, содержащей WO 3 и невосстанавливающиеся примеси (массовая доля примесей 0,3) было получено 12,72 г металла.

Решение 1) Определим массу (г) WO 3 в 33,14 г концентрата руды:

ω(WO 3)= 1,0 - 0,3 = 0,7

m(WO 3) = ω(WO 3) m руды = 0,7 33,14 = 23,2 г

2) Определим теоретический выход вольфрама в результате восстановления 23,2 г WO 3 порошком алюминия:

WO 3 + 2Al = Al 2 O 3 + W.

При восстановлении 232 г (1 г-моль) WO 3 образуется 187 г (1 г-моль) W, а из 23,2 г WO 3 –– Х г W

X = (23,2 187) / 232 = 18,7 г W

3) Рассчитаем практический выход вольфрама:

18,7 г W –– 100%

12,72 г W –– Y%

Y = (12,72 100) / 18,7 = 68%.

Пример 3 . Сколько граммов осадка сульфата бария образуется при сливании растворов, содержащих 20,8 г хлорида бария и 8,0 г сульфата натрия?

Решение . Уравнение реакции:

BaCl 2 + Na 2 SO 4 = BaSO 4 + 2NaCl.

Расчет количества продукта реакции ведут по исходному веществу, взятому в недостатке.

1). Предварительно определяют, какое из двух исходных веществ находится в недостатке.

Обозначим количество г Na 2 SO 4 –– X.

208 г (1моль) BaCl 2 реагирует с 132 г (1 моль) Na 2 SO 4 ; 20,8 г –– с Х г

X = (20,8 132) / 208 = 13,2 г Na 2 SO 4 .

Мы установили, что на реакцию с 20,8 г BaCl 2 затратится 13,2 г Na 2 SO 4 , а дано 18,0 г Таким образом, сульфат натрия взят в реакцию в избытке, и дальнейшие вычисления следует вести по BaCl 2 , взятому в недостатке.

2). Определяем количество граммов выпавшего осадка BaSO 4 . 208 г (1 моль) BaCl 2 образует 233 г (1 моль) BaSO 4 ; 20,8 г –– Y г

Y = (233 20,8) / 208 = 23,3 г.

Закон постоянства состава

Впервые сформулировал Ж.Пруст (1808 г).

Все индивидуальные химические вещества молекулярного строения имеют постоянный качественный и количественный состав и определенное химическое строение, независимо от способа получения.

Из закона постоянства состава следует, что химические элементы соединяются в определенных количественных соотношениях.

Например, углерод с кислородом образует соединения с различным массовым соотношением элементов углерода и кислорода. СО С: О = 3: 4 СО2 С: О = 3: 8 Ни в каких других отношениях углерод с кислородом не соединяются. Это значит, что соединения СО и СО2 имеют постоянный состав, который определяется степенями окисления валентности углерода в соединениях. Валентность каждого элемента имеет определенные значения (их может быть несколько, переменная валентность), поэтому и состав соединений является определенным.

Все вышесказанное относится к веществам молекулярного строения. Так как молекулы имеют определенную химическую формулу (состав), то образуемое ими вещество имеет постоянный состав (совпадающий, очевидно, с составом каждой молекулы). Исключением являются полимеры (состоящие из молекул разной длины).

Сложнее обстоит дело с веществами немолекулярного строения. Речь идет о веществах в конденсированном (твердом и жидком состояниях). Т.к. NaCl – ионное соединение в твердом состоянии (чередование Na+ и Cl–) в газообразном – представляет собой отдельные молекулы NaCl. В капле жидкости или в кристаллике нельзя выделить отдельные молекулы. Например FeO

Fe 2+ O 2– Fe 2+ O 2– и т.д. идеальный кристалл

Закон постоянства состава требует, чтобы число ионов Fe2+ точно равнялось числу ионов O2–. А эти числа даже для очень маленьких кристалликов огромны (кубик, ребро 0,001 мм это – 5 × 1011). Для реального кристалла это невозможно. В реальном кристалле неизбежны нарушения регулярности. Оксид железа (II) может содержать измененное количество кислорода в зависимости от условий получения. Реальный состав оксида выражается формулой Fe1 – хO, где 0,16 ³ х ³ 0,04. Это бертоллид, соединение переменного состава в отличие от дальтонидов с х = 0. При нестехиометрическом составе ионного соединения обеспечивается электронейтральность. Вместо отсутствующего иона Fe 2+ присутствуют Fe 3+

В атомном (не ионном) веществе, некоторые атомы могут отсутствовать, а некоторые замещать друг друга. Такие соединения также относят к дальтонидам. Формула интерметаллического соединения меди с цинком, которое является составной частью латуни, существующего в интервале составов 40 – 55 ат % Zn можно записать так: (Cu0,.9 – 1,0Zn0,1 – 0)(Cu0 –,0,2Zn0 – 0,8) атомы меди могут замещаться атомами цинка и наоборот.

Закон постоянства состава, таким образом, строго выполняется для веществ молекулярного строения (исключения – высокомолекулярные) и имеет ограниченное применение для немолекулярных веществ.

Массовая доля элемента ω(Э)– это доля одного элемента в общей массе вещества. Вычисляется в процентах или в долях. Обозначают греческой буквой ω (омега). ω показывает, какую часть составляет масса данного элемента от всей массы вещества:

ω(Э) = (n Ar(Э)) / Mr

где n - число атомов; Ar(Э) - относительная атомная масса элемента; Mr - относительная молекулярная масса вещества.

Зная количественный элементный состав соединения, можно установить его простейшую молекулярную формулу. Для установления простейшей молекулярной формулы:

1) Обозначают формулу соединения A x B y C z

2) Рассчитывают отношение X: Y: Z через массовые доли элементов:

ω (A) = (х Ar(А)) / Mr(A x B y C z)

ω (B) = (y Ar(B)) / Mr(A x B y C z)

ω (C) = (z Ar(C)) / Mr(A x B y C z)

X = (ω (A) Mr) / Ar(А)

Y = (ω (B) Mr) / Ar(B)

Z = (ω (C) Mr) / Ar(C)

x: y: z = (ω (A) / Ar(А)) : (ω (B) / Ar(B)) : (ω (C) / Ar(C))

3) Полученные цифры делят на наименьшее для получения целых чисел X, Y, Z.

4) Записывают формулу соединения.

Закон кратных отношений

(Д.Дальтон, 1803 г.)

Если два химических элемента дают несколько соединений, то весовые доли одного и того же элемента в этих соединениях, приходящиеся на одну и ту же весовую долю второго элемента, относятся между собой как небольшие целые числа.

N 2 O N 2 O 3 NO 2 (N 2 O 4) N 2 O 5

Число атомов кислорода в молекулах этих соединений, приходящиеся на два атома азота, относятся между собой как 1: 3: 4: 5.

Закон объемных отношений

(Гей-Люссак, 1808 г.)

"Объемы газов, вступающих в химические реакции, и объемы газов, образующихся в результате реакции, относятся между собой как небольшие целые числа".

Следствие. Стехиометрические коэффициенты в уравнениях химических реакций для молекул газообразных веществ показывают, в каких объемных отношениях реагируют или получаются газообразные вещества.

Примеры .

a) 2CO + O 2 = 2CO 2

При окислении двух объемов оксида углерода (II) одним объемом кислорода образуется 2 объема углекислого газа, т.е. объем исходной реакционной смеси уменьшается на 1 объем.

б) При синтезе аммиака из элементов:

N 2 + 3H 2 = 2NH 3

Один объем азота реагирует с тремя объемами водорода; образуется при этом 2 объема аммиака - объем исходной газообразной реакционной массы уменьшится в 2 раза.

«Моль равен количеству вещества системы, содержащей столько же структурных элементов, сколько содержится атомов в углероде – 12 (12 С) массой 0,012 кг (точно). При применении моля структурные элементы должны быть специфицированы и могут быть атомами, молекулами, ионами, электронами и другими частицами или специфицированными группами частиц». Речь идет не об углероде вообще, а его изотопе 12 С, как и при введении атомной единицы массы. Так как в 12 г углерода 12 С содержится 6,02 × 10 23 атомов, то можно сказать, что моль – это количество вещества, содержащее 6,02 × 10 23 своих структурных элементов (атомов или групп атомов, молекул, групп ионов (Na 2 SO 4), комплексных групп и т.д.). Число N A = 6,02 × 10 23 названо постоянной Авогадро . Молярная масса вещества – это масса одного моля. Ее обычная единица измерения г/моль, обозначение М.

Вспомним, что относительная молекулярная масса (М r) – это отношение массы одной молекулы к массе атомной единицы массы, которая равна 1/N A г.

Пусть относительная молекулярная масса какого-то вещества равна М r . Вычислим его молекулярную массу М.

Масса одной молекулы: m = М r а.е.м. = М r × г

Масса одного моль (N A молекул): М = m N A = М r × = М r . Видим, что численно молярная масса в граммах совпадает с относительной молекулярной массой. Это следствие выбора определенной атомной единицы массы (1/12 массы изотопа углерода 12 С).