Как найти v вещества в химии. Основные положения МКТ. Масса и размер молекул. Количество вещества. Молекулярная физика. Что такое количество вещества

Химические реакции протекают между веществами. Вещества состоят из атомов, молекул или ионов, и именно эти, элементарные частицы вещества принимают участие во взаимодействии друг с другом.

химические реакции — это взаимодействие или перегруппировка отдельных атомов, молекул или ионов реагирующих веществ

На практике (в промышленности, или химической лаборатории) реакции проводят с макроколичествами веществ, которые состоят из огромного числа его простейших химических частиц (атомов, молекул ионов).
Основываясь на атомной гипотезе Дальтона и гипотезе Авогадро, австрийский физик Лошмидт в 1865 г. установил количественное соотношение между микро- и макрообластью химии. Он нашел, что в 1 см 3 газа при нормальных физических условиях содержится примерно 2,69·1019 частиц этого газа (атомов — для атомных газов, например гелий (He), молекул — для молекулярных газов, например водород (H 2)). Это число 2,69·10 19 в физике называется числом Лошмидта.

Для того, чтобы легче различать микро- и макрообласти химии, введено понятие о количестве вещества (обозначение n — в физике, или ν (ню) — в химии) — физико-химической величине, характеризующей макропорцию этого вещества подобно тому, как число частиц (или вообще некоторых объектов, одинаковых предметов) характеризует микропорцию вещества (например, 2 атома кислорода, 7 молекул водорода).
В химии мерой химических частиц является их целое число (т.к. частицы — атомы, молекулы, ионы определяют и характеризуют свойства вещества, их число не может быть дробным, а есть только целым, например 2 атома гелия — но не 2,3 (две целых три десятых) атома гелия, потому, что три десятых — это часть атома, которая не может иметь ничего общего с атомом и его характерными физико-химическими свойствами и химией), а мерой порций веществ является их количество, числовое значение которого уже может быть и целым и дробным (например 1 моль хлора, 3,16 моль кремния).
Наряду с этим та же порция вещества может быть охарактеризована ее массой или объемом (которые взаимосвязаны через понятие плотность, для твердых и жидких веществ).

Подобно тому, как наши предки придумывали названия для обозначения определенного числа предметов, например 12 горошин (или других предметов) раньше называли дюжиной; в 1971 г., химики договорились (официально, на международном уровне, и обозначение моль было включено в Международную систему СИ) называть определенное число частиц вещества (материи) словом — моль (mol — международное обозначение).
Какое же число частиц содержится в 1 моль вещества (материи)?

Количество вещества, содержащееся в порции простого или сложного вещества, определяется сравнением с некоторым строго определенным единичным количеством вещества. При этом основой для сравнения служит наиболее распространенный изотоп углерода — 12 С

Моль — это количество вещества, содержащее столько же формульных единиц этого вещества, сколько сожержит атомов 12 грамм (точно) изотопа углерода-12

Формульная единица вещества (или структурный элемент вещества, его элементарный объект) — это химическая частица (атом, молекула, катион, анион), а также любая совокупность иных элементарных частиц передаваемая ее химической формулой, или символом, например: Na, H 2 O, H 2 SO 4 , NH + , e — (электрон), CuSO 4 5H 2 O. Поэтому заданное количество вещества имеет смысл, если точно названо само вещество, т.е. указано, из каких формульных единиц оно состоит. Так, запись «1 моль хлора» является не полной (в том числе и подобные записи в условиях задач считаются ошибкой условия) т.к. она может относиться как к 1 моль газа молекулярного хлора Cl 2 так и к 1 моль атомов хлора Cl как элемента — а это разные вещества, с разными массами частиц и физико-химическими свойствами.

В названии физической величины — количество вещества — слово «вещество» употреблено в более широком смысле, обозначающем не только химическое вещество, но и саму материю. Поэтому в число формульных единиц включаются также электроны (а в физике и другие физические частицы), которые сами химического вещества не образуют. Количество электронного газа (или просто электронов) также может быть 1 моль, поскольку электроны (и другие подобные им частицы) являются исчислимыми на равне с атомами, молекулами и ионами.

Так вот, 1 моль = 6.02214082(11)×10 23 штук формульных единиц (атомов, молекул, ионов и др. частиц). Физико-химическая константа, отвечающая этому числу, называется постоянной Авогадро (число Авогадро) и обозначается N A:

N A = 6.02214082(11)×10 23 моль -1 ≈ 6.022×10 23 моль -1

Не следует путать число Авогадро с числом Лошмидта. Число Авогадро универсально, оно указывает на число формульных единиц вещества в его количестве, равном 1 моль, независимо от агрегатного состояния вещества. Число Лошмидта имеет ограниченный смысл, оно относится только к газам при нормальных физических условиях, для которых можно использовать постоянную Лошмидта:

N L = 2,686754·10 19 см -3 ≈ 2,69·10 19 см -3

Постоянные Авогадро и Лошмидта определены с достаточной точностью при использовании различных методов и объектов. Однозначность результатов их определений является прямым доказательством существования атомов и молекул, подтверждает научную оправданность атомно-молекулярного учения.

Запись формульных единиц в уравнениях реакций означает не только, что реагируют между собой отдельные частицы веществ, но и их макропорции (в каждой из которых содержится огромное число химических частиц).
Пример. Из уравнения химической реакции

2Na + 2H 2 O = 2NaOH + H 2

следует, что два атома натрия реагируют с двумя молекулами воды и при этом образуется две формульные единицы гидроксида натрия (вещество состоит не из молекул а из ионов Na + и OH —) и одна молекула водорода. Но приведенное уравнение показывает не только химическую реакцию на микро уровне (между атомами), оно также показывает и взаимодействие веществ на макро уровне:

2 моль Na, или 2 * 6.022×10 23 штук атомов Na реагирует с 2 моль H 2 O, или 2 * 6.022×10 23 штук молекул H 2 O при этом образуются 2 моль ионов Na + 2 моль ионов OH — и 1 моль молекул H 2

Количество вещества может характеризовать также порции физических частиц (например электронов), а следовательно и порции электрических зарядов как на электронах, так и на ионах.

В старой химической литературе (до 1970 г.) до введения количества вещества как физической величины, моль заменял понятие молярная масса, а именно, одна грамм-молекула (сокращенно моль) вещества отвечала его массе (в граммах), числовое значение которой равнялось относительной молекулярной массе этого вещества. Аналогично применялись понятия «грамм-ион» и «грамм-атом».

Решение школьных задач по химии может представлять некоторые трудности для школьников, поэтому мы выкладываем ряд примеров решений основный типов задач школьной химии с подробным разбором.

Для решения задач по химии необходимо знать ряд формул, указанных в таблице ниже. грамотно пользуясь этим нехитрым набором можно решить практически любую задачу из курса химии.

Расчеты количества вещества Расчеты доли Расчеты выхода продукта реакции
ν=m/M,

ν=V/V M ,

ν=N/N A ,

ν=PV/RT

ω=m ч /m об,

φ=V ч /V об,

χ=ν ч /ν об

η = m пр. /m теор. ,

η = V пр. /V теор. ,

η = ν пр. /ν теор.

ν — количество вещества (моль);

ν ч — количество вещества частное (моль);

ν об — количество вещества общее (моль);

m — масса (г);

m ч — масса частная (г);

m об — масса общая (г);

V — объём (л);

V М — объем 1 моль (л);

V ч — объём частный (л);

V об — объем общий (л);

N — количество частиц (атомов, молекул, ионов);

N A — число Авогадро (количество частиц в 1 моль вещества) N A =6,02×10 23 ;

Q — количество электричества (Кл);

F — постоянная Фарадея (F » 96500 Кл);

Р — давление (Па) (1атм »10 5 Па);

R — универсальная газовая постоянная R » 8,31 Дж/(моль×К);

Т — абсолютная температура (К);

ω — массовая доля;

φ — объёмная доля;

χ — мольная доля;

η — выход продукта реакции;

m пр., V пр., ν пр. — масса, объём, количество вещества практические;

m теор.,V теор., ν теор. — масса, объем, количество вещества теоретические.

Вычисление массы определённого количества вещества

Задание:

Определить массу 5 моль воды (Н 2 О).

Решение:

  1. Рассчитать молярную массу вещества, используя периодическую таблицу Д. И. Менделеева. Массы всех атомов округлять до единиц, хлора — до 35,5.
    M(H 2 O)=2×1+16=18 г/моль
  2. Найти массу воды по формуле:
    m = ν×M(H 2 O)= 5 моль × 18 г/моль = 90 г
  3. Записать ответ:
    Ответ: масса 5 моль воды равна 90 г

Вычисление массовой доли растворенного вещества

Задание:

Вычислить массовую долю соли (NaCl) в растворе, полученном при растворении в 475 г воды 25 г соли.

Решение:

  1. Записать формулу для нахождения массовой доли:
    ω(%) = (m в-ва /m р-ра)×100%
  2. Найти массу раствора.
    m р-ра = m(H 2 O) + m(NaCl) = 475 + 25 = 500 г
  3. Вычислить массовую долю, подставив значения в формулу.
    ω(NaCl) = (m в-ва /m р-ра)×100% = (25/500)×100%=5%
  4. Записать ответ.
    Ответ: массовая доля NaCl составляет 5%

Расчет массы вещества в растворе по его массовой доле

Задание:

Сколько граммов сахара и воды необходимо взять для получения 200 г 5 % раствора?

Решение:

  1. Записать формулу для определения массовой доли растворённого вещества.
    ω=m в-ва /m р-ра → m в-ва = m р-ра ×ω
  2. Вычислить массу соли.
    m в-ва (соли) = 200×0,05=10 г
  3. Определить массу воды.
    m(H 2 O) = m (р-ра) — m (соли) = 200 — 10 = 190 г
  4. Записать ответ.
    Ответ: необходимо взять 10 г сахара и 190 г воды

Определение выхода продукта реакции в % от теоретически возможного

Задание:

Вычислить выход нитрата аммония (NH 4 NO 3) в % от теоретически возможного, если при пропускании 85 г аммиака (NH 3) в раствор азотной кислоты (HNO 3), было получено 380 г удобрения.

Решение:

  1. Записать уравнение химической реакции и расставить коэффициенты
    NH 3 + HNO 3 = NH 4 NO 3
  2. Данные из условия задачи записать над уравнением реакции.
    m = 85 г m пр. = 380 г
    NH 3 + HNO 3 = NH 4 NO 3
  3. Под формулами веществ рассчитать количество вещества согласно коэффициентам как произведение количества вещества на молярную массу вещества:
  4. Практически полученная масса нитрата аммония известна (380 г). С целью определения теоретической массы нитрата аммония составить пропорцию
    85/17=х/380
  5. Решить уравнение, определить х.
    х=400 г теоретическая масса нитрата аммония
  6. Определить выход продукта реакции (%), отнеся практическую массу к теоретической и умножить на 100%
    η=m пр. /m теор. =(380/400)×100%=95%
  7. Записать ответ.
    Ответ: выход нитрата аммония составил 95%.

Расчет массы продукта по известной массе реагента, содержащего определённую долю примесей

Задание:

Вычислить массу оксида кальция (СаО), получившегося при обжиге 300 г известняка (СаСО 3), содержащего 10 % примесей.

Решение:

  1. Записать уравнение химической реакции, поставить коэффициенты.
    СаСО 3 = СаО + СО 2
  2. Рассчитать массу чистого СаСО 3 , содержащегося в известняке.
    ω(чист.) = 100% — 10% = 90% или 0,9;
    m(CaCO 3) = 300×0,9=270 г
  3. Полученную массу СаСО 3 записать над формулой СаСО 3 в уравнении реакции. Искомую массу СаО обозначить через х.
    270 г х г
    СаСО 3 = СаО + СО 2
  4. Под формулами веществ в уравнении записать количество вещества (согласно коэффициентам); произведения количеств веществ на их молярную массу (молекулярная масса СаСО 3 = 100 , СаО = 56 ).
  5. Составить пропорцию.
    270/100=х/56
  6. Решить уравнение.
    х = 151,2 г
  7. Записать ответ.
    Ответ: масса оксида кальция составит 151, 2 г

Расчет массы продукта реакции, если известен выход продукта реакции

Задание:

Сколько г аммиачной селитры (NH 4 NO 3) можно получить при взаимодействии 44,8 л аммиака (н. у.) с азотной кислотой, если известно, что практический выход составляет 80 % от теоретически возможного?

Решение:

  1. Запишите уравнение химической реакции, расставьте коэффициенты.
    NH 3 + HNO 3 = NH 4 NO 3
  2. Данные условия задачи напишите над уравнением реакции. Массу аммиачной селитры обозначьте через х.
  3. Под уравнением реакции напишите:
    а) количество веществ согласно коэффициентам;
    б) произведение молярного объёма аммиака на количество вещества; произведение молярной массы NH 4 NO 3 на количество вещества.
  4. Составьте пропорцию.
    44,4/22,4=х/80
  5. Решите уравнение, найдя х (теоретическую массу аммиачной селитры):
    х= 160 г.
  6. Найдите практическую массу NH 4 NO 3 , помножив теоретическую массу на практический выход (в долях от единицы)
    m(NH 4 NO 3) = 160×0,8=128 г
  7. Запишите ответ.
    Ответ: масса аммиачной селитры составит 128 г.

Определение массы продукта, если один из реагентов взят в избытке

Задание:

14 г оксида кальция (СаО) обработали раствором, содержащем 37,8 г азотной кислоты (HNO 3). Вычислите массу продукта реакции.

Решение:

  1. Запишите уравнение реакции, расставьте коэффициенты
    CaO + 2HNO 3 = Сa(NO 3) 2 + H 2 O
  2. Определите моль реагентов по формуле: ν = m/M
    ν(CaO) = 14/56=0,25 моль;
    ν(HNO 3) = 37,8/63=0,6 моль.
  3. Над уравнением реакции напишите рассчитанные количества вещества. Под уравнением — количества вещества согласно стехиометрическим коэффициентам.
  4. Определите вещество, взятое в недостатке, сравнив отношения взятых количеств веществ к стехиометрическим коэффициентам.
    0,25/1 < 0,6/2
    Следовательно, в недостатке взята азотная кислота. По ней и будем определять массу продукта.
  5. Под формулой нитрата кальция (Ca(NO 3) 2) в уравнении проставьте:
    а) количество вещества, согласно стехиометрического коэффициента;
    б) произведение молярной массы на количество вещества. Над формулой (Са(NO 3) 2) — х г.
    0,25 моль 0,6 моль х г
    CaO + 2HNO 3 = Сa(NO 3) 2 + H 2 O
    1 моль 2 моль 1 моль
    m = 1×164 г
  6. Составьте пропорцию
    0,25/1=х/164
  7. Определите х
    х = 41 г
  8. Запишите ответ.
    Ответ: масса соли (Ca(NO 3) 2) составит 41 г.

Расчёты по термохимическим уравнениям реакций

Задание:

Сколько теплоты выделится при растворении 200 г оксида меди (II) (СuO) в соляной кислоте (водный раствор HCl), если термохимическое уравнение реакции:

CuO + 2HCl = CuCl 2 + H­ 2 O + 63,6 кДж

Решение:

  1. Данные из условия задачи написать над уравнением реакции
  2. Под формулой оксида меди написать его количество (согласно коэффициенту); произведение молярной массы на количество вещества. Над количеством теплоты в уравнении реакции поставить х.
    200 г
    CuO + 2HCl = CuCl 2 + H­ 2 O + 63,6 кДж
    1 моль
    m = 1×80 г
  3. Составить пропорцию.
    200/80=х/63,6
  4. Вычислить х.
    х=159 кДж
  5. Записать ответ.
    Ответ: при растворении 200 г CuO в соляной кислоте выделится 159 кДж теплоты.

Составление термохимического уравнения

Задание:

При сжигании 6 г магния выделяется 152 кДж тепла. Составить термохимическое уравнение образования оксида магния.

Решение:

  1. Записать уравнение химической реакции, показав выделение тепла. Расставить коэффициенты.
    2Mg + O 2 = 2MgO + Q

  2. 6 г 152
    2Mg + O 2 = 2MgO + Q
  3. Под формулами веществ написать:
    а) количество вещества (согласно коэффициентам);
    б) произведение молярной массы на количество вещества. Под тепловым эффектом реакции поставить х.
  4. Составить пропорцию.
    6/(2×24)=152/х
  5. Вычислить х (количество теплоты, согласно уравнению)
    х=1216 кдж
  6. Записать в ответе термохимическое уравнение.
    Ответ: 2Mg + O 2 = 2MgO + 1216 кДж

Расчет объёмов газов по химическим уравнениям

Задание:

При окислении аммиака (NH 3) кислородом в присутствии катализатора образуется оксид азота (II) и вода. Какой объём кислорода вступит в реакцию с 20 л аммиака?

Решение:

  1. Записать уравнение реакции и расставить коэффициенты.
    4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O
  2. Данные из условия задачи написать над уравнением реакции.
    20 л x
    4NH 3 + 5O 2 = 4NO + 6H 2 O
  3. Под уравнением реакции записать количества веществ согласно коэффициентам.
  4. Составить пропорцию.
    20/4=х/5
  5. Найти х.
    х= 25 л
  6. Записать ответ.
    Ответ: 25 л кислорода.

Определение объема газообразного продукта по известной массе реагента, содержащего примеси

Задание:

Какой объём (н.у) углекислого газа (СО 2) выделится при растворении 50 г мрамора (СаСО 3), содержащего 10 % примесей в соляной кислоте?

Решение:

  1. Записать уравнение химической реакции, расставить коэффициенты.
    CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2
  2. Рассчитать количество чистого СаСО 3 , содержащегося в 50 г мрамора.
    ω(СаСО 3) = 100% — 10% =90%
    Для перевода в доли от единицы поделить на 100%.
    w(СаСО 3) = 90%/100%=0,9
    m(CaCO 3) = m(мрамора)×w(СаСО 3) = 50×0,9 = 45 г
  3. Полученное значение написать над карбонатом кальция в уравнении реакции. Над СО 2 поставить х л.
    45 г x
    CaCO 3 + 2HCl = CaCl 2 + H 2 O + CO 2
  4. Под формулами веществ записать:
    а) количество вещества, согласно коэффициентам;
    б) произведение молярной массы на кол-во вещества, если говорится о массе вещества, и произведение молярного объёма на количество вещества, если говорится об объёме вещества.

    Расчет состава смеси по уравнению химической реакции

    Задание:

    На полное сгорание смеси метана и оксида углерода (II) потребовался такой же объём кислорода. Определите состав газовой смеси в объёмных долях.

    Решение:

    1. Записать уравнения реакций, расставить коэффициенты.
      СО + 1/2О 2 = СО 2
      СН 4 + 2О 2 = СО 2 + 2Н 2 О
    2. Обозначить количество вещества угарного газа (СО) — х, а количество метана за у
    45 г x
    CaCO 3 + 2HCl =
    х
    СО + 1/2О 2 = СО 2
    у
    СН 4 + 2О 2 = СО 2 + 2Н 2 О
  5. Определить количество кислорода, которое будет израсходовано на сжигание х моль СО и у моль СН 4 .
    х 0,5 х
    СО + 1/2О 2 = СО 2
    у 2у
    СН 4 + 2О 2 = СО 2 + 2Н 2 О
  6. Сделать вывод о соотношении количества вещества кислорода и газовой смеси.
    Равенство объёмов газов свидетельствует о равенстве количеств вещества.
  7. Составить уравнение.
    х + у = 0,5х + 2у
  8. Упростить уравнение.
    0,5 х = у
  9. Принять количество СО за 1 моль и определить требуемое количество СН 4 .
    Если х=1, то у=0,5
  10. Найти общее количество вещества.
    х + у = 1 + 0,5 = 1,5
  11. Определить объёмную долю оксида монооксида углерода (СО) и метана в смеси.
    φ(СО) = 1/1,5 = 2/3
    φ(СН­ 4) = 0,5/1,5 = 1/3
  12. Записать ответ.
    Ответ: объёмная доля СО равна 2/3, а СН 4 — 1/3.

Справочный материал:

Таблица Менделеева

Таблица растворимости

Количество вещества, содержащегося в теле, определяется числом молекул (или атомов) в этом теле. Поскольку число молекул в макроскопических телах очень велико, для определения количества вещества в теле сравнивают число молекул в нем с числом атомов в 0,012 кг изотопа углерода \(~^{12}_6C\).

Количество вещества ν - величина, равная отношению числа молекул (атомов) N в данном теле к числу атомов N A в 0,012 кг изотопа углерода \(~^{12}_6C\):

\(~\nu = \frac{N}{N_A} . \qquad (2)\)

В СИ единицей количества вещества является моль. 1 моль - количество вещества, в котором содержится столько же структурных элементов (атомов, молекул, ионов), сколько атомов в 0,012 кг изотопа углерода \(~^{12}_6C\).

Число частиц в одном моле вещества называется постоянной Авогадро .

\(~N_A = \frac{0,012}{m_{0C}}= \frac{0,012}{1,995 \cdot 10^{-26}}\) = 6,02·10 23 моль -1 . (3)

Таким образом, 1 моль любого вещества содержит одно и то же число частиц - N A частиц. Так как масса m 0 частицы у разных веществ различна, то и масса N A частиц у различных веществ различна.

Массу вещества, взятого в количестве 1 моль, называют молярной массой М :

\(~M = m_0 N_A . \qquad (4)\)

В СИ единицей молярной массы является килограмм на моль (кг/моль).

Между молярной массой Μ и относительной молекулярной массой M r существует следующая связь:

\(~M = M_r \cdot 10^{-3} .\)

Так, молекулярная масса углекислого газа 44, молярная 44·10 -3 кг/моль.

Зная массу вещества и его молярную массу М , можно найти число молей (количество вещества) в теле\[~\nu = \frac{m}{M}\].

Тогда из формулы (2) число частиц в теле

\(~N = \nu N_A = \frac{m}{M} N_A .\)

Зная молярную массу и постоянную Авогадро, можно рассчитать массу одной молекулы:

\(~m_0 = \frac{M}{N_A} = \frac{m}{N} .\)

Литература

Аксенович Л. А. Физика в средней школе: Теория. Задания. Тесты: Учеб. пособие для учреждений, обеспечивающих получение общ. сред, образования / Л. А. Аксенович, Н.Н.Ракина, К. С. Фарино; Под ред. К. С. Фарино. - Мн.: Адукацыя i выхаванне, 2004. - C. 124-125.

Решение о необходимости ведения такой тетради пришло не сразу, а постепенно, с накоплением опыта работы.

Вначале это было место в конце рабочей тетради – несколько страниц для записи наиболее важных определений. Затем туда же были вынесены наиболее важные таблицы. Потом пришло осознание того, что большинству учеников для того, чтобы научиться решать задачи, необходимы строгие алгоритмические предписания, которые они, прежде всего, должны понять и запомнить.

Вот тогда и пришло решение о ведении, кроме рабочей тетради, еще одной обязательной тетради по химии – химического словаря. В отличие от рабочих тетрадей, которых может быть даже две в течение одного учебного года, словарь - это единая тетрадь на весь курс обучения химии. Лучше всего, если эта тетрадь будет иметь 48 листов и прочную обложку.

Материал в этой тетради мы располагаем следующим образом: в начале – наиболее важные определения, которые ребята выписывают из учебника или записывают под диктовку учителя. Например, на первом уроке в 8-м классе это определение предмета “химия”, понятие “химические реакции”. В течение учебного года в 8-м классе их накапливается более тридцати. По этим определениям на некоторых уроках я провожу опросы. Например, устный вопрос по цепочке, когда один ученик задает вопрос другому, если тот ответил правильно, значит, уже он задает вопрос следующему; или, когда одному ученику задают вопросы другие ученики, если он не справляется с ответом, значит, отвечают сами. По органической химии это в основном определения классов органических веществ и главных понятий, например, “гомологи”, “изомеры” и др.

В конце нашей справочной тетради представлен материал в виде таблиц и схем. На последней странице располагается самая первая таблица “Химические элементы. Химические знаки”. Затем таблицы “Валентность”, “Кислоты”, “Индикаторы”, “Электрохимический ряд напряжений металлов”, “Ряд электроотрицательности”.

Особенно хочу остановиться на содержании таблицы “Соответствие кислот кислотным оксидам”:

Соответствие кислот кислотным оксидам
Кислотный оксид Кислота
Название Формула Название Формула Кислотный остаток, валентность
оксид углерода (II) CO 2 угольная H 2 CO 3 CO 3 (II)
оксид серы (IV) SO 2 сернистая H 2 SO 3 SO 3 (II)
оксид серы (VI) SO 3 серная H 2 SO 4 SO 4 (II)
оксид кремния (IV) SiO 2 кремниевая H 2 SiO 3 SiO 3 (II)
оксид азота (V) N 2 O 5 азотная HNO 3 NO 3 (I)
оксид фосфора (V) P 2 O 5 фосфорная H 3 PO 4 PO 4 (III)

Без понимания и запоминания этой таблицы затрудняется составление учениками 8-х классов уравнений реакций кислотных оксидов со щелочами.

При изучении теории электролитической диссоциации в конце тетради записываем схемы и правила.

Правила составления ионных уравнений:

1. В виде ионов записывают формулы сильных электролитов, растворимых в воде.

2. В молекулярном виде записывают формулы простых веществ, оксидов, слабых электролитов и всех нерастворимых веществ.

3. Формулы малорастворимых веществ в левой части уравнения записывают в ионном виде, в правой – в молекулярном.

При изучении органической химии записываем в словарь обобщающие таблицы по углеводородам, классам кислород - и азотсодержащих веществ, схемы по генетической связи.

Физические величины
Обозначение Название Единицы Формулы
количество вещества моль = N / N A ; = m / М;

V / V m (для газов)
N A постоянная Авогадро молекулы, атомы и другие частицы N A = 6,02 10 23
N число частиц молекулы,

атомы и другие частицы

 N = N A
M молярная масса г/моль, кг/кмоль M = m / ; / М/ = М r
m масса г, кг m = M ; m = V
V m молярный объём газа л / моль, м 3 /кмоль Vm = 22,4 л / моль=22,4 м 3 /кмоль
V объём л, м 3 V = V m (для газов) ;
плотность г / мл; = m / V;

M / V m (для газов)

За 25 – летний период преподавания химии в школе мне пришлось работать по разным программам и учебникам. При этом всегда удивляло то, что практически ни один учебник не учит решать задачи. В начале изучения химии для систематизации и закрепления знаний в словаре мы с учениками составляем таблицу “Физические величины” с новыми величинами:

При обучении учащихся способам решения расчётных задач очень большое значение придаю алгоритмам. Я считаю, что строгие предписания последовательности действий позволяют слабому ученику разобраться в решении задач определённого типа. Для сильных учеников - это возможность выхода на творческий уровень своего дальнейшего химического образования и самообразования, так как для начала нужно уверенно овладеть сравнительно небольшим числом стандартных приёмов. На базе этого разовьётся умение правильно их применять на разных стадиях решения более сложных задач. Поэтому алгоритмы решения расчётных задач составлены мною для всех типов задач школьного курса и для факультативных занятий.

Приведу примеры некоторых из них.

Алгоритм решения задач по химическим уравнениям.

1. Записать кратко условие задачи и составить химическое уравнение.

2. Над формулами в химическом уравнении надписать данные задачи, под формулами пописать число моль (определяют по коэффициенту).

3. Найти количество вещества, масса или объём которого даны в условии задачи, по формулам:

M / M; = V / V m (для газов V m = 22,4 л / моль).

Полученное число надписать над формулой в уравнении.

4. Найти количество вещества, масса или объём которого неизвестны. Для этого провести рассуждение по уравнению: сравнить число моль по условию с числом моль по уравнению. При необходимости составить пропорцию.

5. Найти массу или объём по формулам: m = M ; V = V m .

Данный алгоритм – это основа, которую должен освоить ученик, чтобы в дальнейшем он смог решать задачи по уравнениям с различными усложнениями.

Задачи на избыток и недостаток.

Если в условии задачи известны количества, массы или объёмы сразу двух реагирующих веществ, то это задача на избыток и недостаток.

При её решении:

1. Нужно найти количества двух реагирующих веществ по формулам:

M /M; = V/V m .

2. Полученные числа моль надписать над уравнением. Сравнив их с числом моль по уравнению, сделать вывод о том, какое вещество дано в недостатке.

3. По недостатку производить дальнейшие расчёты.

Задачи на долю выхода продукта реакции, практически полученного от теоретически возможного.

По уравнениям реакций проводят теоретические расчёты и находят теоретические данные для продукта реакции: теор. , m теор. или V теор. . При проведении реакций в лаборатории или в промышленности происходят потери, поэтому полученные практические данные практ. ,

m практ. или V практ. всегда меньше теоретически рассчитанных данных. Долю выхода обозначают буквой (эта) и рассчитывают по формулам:

(эта) = практ. / теор. = m практ. / m теор. = V практ. / V теор.

Выражают её в долях от единицы или в процентах. Можно выделить три типа задач:

Если в условии задачи известны данные для исходного вещества и доля выхода продукта реакции, при этом нужно найти практ. , m практ. или V практ. продукта реакции.

Порядок решения:

1. Произвести расчёт по уравнению, исходя из данных для исходного вещества, найти теор. , m теор. или V теор. продукта реакции;

2. Найти массу или объём продукта реакции, практически полученного, по формулам:

m практ. = m теор. ; V практ. = V теор . ; практ. = теор. .

Если в условии задачи известны данные для исходного вещества и практ. , m практ. или V практ. полученного продукта, при этом нужно найти долю выхода продукта реакции.

Порядок решения:

1. Произвести расчёт по уравнению, исходя из данных для исходного вещества, найти

Теор. , m теор. или V теор. продукта реакции.

2. Найти долю выхода продукта реакции по формулам:

Практ. / теор. = m практ. / m теор. = V практ. /V теор.

Если в условии задачи известны практ. , m практ. или V практ. полученного продукта реакции и доля выхода его, при этом нужно найти данные для исходного вещества.

Порядок решения:

1. Найти теор., m теор. или V теор. продукта реакции по формулам:

Теор. = практ. / ; m теор. = m практ. / ; V теор. = V практ. / .

2. Произвести расчёт по уравнению, исходя из теор. , m теор. или V теор. продукта реакции и найти данные для исходного вещества.

Конечно, эти три типа задач мы рассматриваем постепенно, отрабатываем умения решения каждого из них на примере целого ряда задач.

Задачи на смеси и примеси.

Чистое вещество – это то, которого в смеси больше, остальное – примеси. Обозначения: масса смеси – m см., масса чистого вещества – m ч.в., масса примесей – m прим. , массовая доля чистого вещества - ч.в.

Массовую долю чистого вещества находят по формуле: ч.в. = m ч.в. / m см. , выражают её в долях от единицы или в процентах. Выделим 2 типа задач.

Если в условии задачи дана массовая доля чистого вещества ил массовая доля примесей, значит, при этом дана масса смеси. Слово “технический” тоже означает наличие смеси.

Порядок решения:

1. Найти массу чистого вещества по формуле: m ч.в. = ч.в. m см.

Если дана массовая доля примесей, то предварительно нужно найти массовую долю чистого вещества: ч.в. = 1 - прим.

2. Исходя из массы чистого вещества, производить дальнейшие расчёты по уравнению.

Если в условии задачи дана масса исходной смеси и n , m или V продукта реакции, при этом нужно найти массовую долю чистого вещества в исходной смеси или массовую долю примесей в ней.

Порядок решения:

1. Произвести расчёт по уравнению, исходя из данных для продукта реакции, и найти n ч.в. и m ч.в.

2. Найти массовую долю чистого вещества в смеси по формуле: ч.в. = m ч.в. / m см. и массовую долю примесей: прим. = 1 - ч.в

Закон объёмных отношений газов.

Объёмы газов относятся так же, как их количества веществ:

V 1 / V 2 = 1 / 2

Этот закон применяют при решении задач по уравнениям, в которых дан объём газа и нужно найти объём другого газа.

Объёмная доля газа в смеси.

Vг / Vсм, где (фи) – объёмная доля газа.

Vг – объём газа, Vcм – объём смеси газов.

Если в условии задачи даны объёмная доля газа и объём смеси, то, прежде всего, нужно найти объём газа: Vг = Vсм.

Объём смеси газов находят по формуле: Vсм = Vг / .

Объём воздуха, затраченный на сжигание вещества, находят через объём кислорода, найденный по уравнению:

Vвозд. = V(О 2) / 0,21

Вывод формул органических веществ по общим формулам.

Органические вещества образуют гомологические ряды, которые имеют общие формулы. Это позволяет:

1. Выражать относительную молекулярную массу через число n.

M r (C n H 2n + 2) = 12 n + 1 (2n + 2) = 14n + 2.

2. Приравнивать M r , выраженную через n, к истинной M r и находить n.

3. Составлять уравнения реакций в общем виде и производить по ним вычисления.

Вывод формул веществ по продуктам сгорания.

1. Проанализировать состав продуктов сгорания и сделать вывод о качественном составе сгоревшего вещества: Н 2 О -> Н, СО 2 -> С, SO 2 -> S, P 2 O 5 -> P, Na 2 CO 3 -> Na, C.

Наличие кислорода в веществе требует проверки. Обозначить индексы в формуле через x, y, z. Например, СxНyОz (?).

2. Найти количество веществ продуктов сгорания по формулам:

n = m / M и n = V / Vm.

3. Найти количества элементов, содержавшихся в сгоревшем веществе. Например:

n (С) = n (СО 2), n (Н) = 2 ћ n (Н 2 О), n (Na) = 2 ћ n (Na 2 CO 3), n (C) = n (Na 2 CO 3) и т.д.

4. Если сгорело вещество неизвестного состава, то обязательно нужно проверить, содержался ли в нём кислород. Например, СxНyОz (?), m (O) = m в–ва – (m (C) + m(H)).

b) если известна относительная плотность: М 1 = D 2 М 2 , M = D H2 2, M = D O2 32,

M = D возд. 29, М = D N2 28 и т.д.

1 способ: найти простейшую формулу вещества (см. предыдущий алгоритм) и простейшую молярную массу. Затем сравнить истинную молярную массу с простейшей и увеличить индексы в формуле в нужное число раз.

2 способ: найти индексы по формуле n = (э) Mr / Ar(э).

Если неизвестна массовая доля одного из элементов, то её нужно найти. Для этого из 100 % или из единицы вычесть массовую долю другого элемента.

Постепенно в курсе изучения химии в химическом словаре происходит накопление алгоритмов решения задач разных типов. И ученик всегда знает, где ему найти нужную формулу или нужные сведения для решения задачи.

Многим учащимся нравится ведение такой тетради, они сами дополняют её различными справочными материалами.

Что касается факультативных занятий, то мы с учениками тоже заводим отдельную тетрадь для записи алгоритмов решения задач, выходящих за рамки школьной программы. В этой же тетради для каждого типа задач записываем 1-2 примера, остальные задачи они решают уже в другой тетради. И, если вдуматься, то среди тысяч разных задач, встречающихся на экзамене по химии во всех ВУЗах, можно выделить задачи 25 – 30 различных типов. Конечно, среди них – множество вариаций.

В разработке алгоритмов решения задач на факультативных занятиях мне во многом помогло пособие А.А. Кушнарёва. (Учимся решать задачи по химии, - М., Школа – пресс, 1996).

Умение решать задачи по химии это основной критерий творческого усвоения предмета. Именно через решение задач различных уровней сложности может быть эффективно усвоен курс химии.

Если ученик имеет чёткое представление о всех возможных типах задач, прорешал большое количество задач каждого типа, то ему по силам справиться со сдачей экзамена по химии в виде ЕГЭ и при поступлении в вузы.

На уроках химии в школе учат решать различные задачи, популярными среди которых являются задачи на вычисление количества вещества. Однако понять этот материал непросто, поэтому если вам необходимо узнать, как найти количество вещества, мы поможем вам в этом разобраться. Итак, рассмотрим все по порядку.

Что такое количество вещества?

Количество вещества - это величина, которая характеризует количество структурных однотипных единиц вещества. Структурными единицами могут выступать различные частицы: молекулы, атомы, ионы, электроны. Измеряется количество вещества в специальной единице - моль. Расчет в структурных единицах очень неудобен, так как даже небольшое количество вещества содержит в себе очень много таких элементов, именно поэтому и была придумана специальная единица измерения, которая, как мы уже знаем, называется моль. 1 моль содержит в себе определенное число единиц вещества, называется оно числом Авогадро (постоянной Авогадро). Постоянная Авогадро: N A = 6,022 141 79(30)·10 23 моль −1.

Единица измерения моль очень удобна и широко применяется в физике и химии, особенно когда важно детально выяснить количество вещества, вплоть до микроскопического состояния. Например, при описании химических реакций удобнее и точнее использовать количество вещества. Это электролиз, термодинамика, различные химические реакции, уравнения с идеальным газом и т. д.

Точное вычисление количества вещества необходимо, например, для химических реакций с участием газов. Вот почему очень важен вопрос о том, как найти количество вещества газа. Ниже мы рассмотрим данный вопрос, когда приведем формулу расчета вещества газа.

Химия: как найти количество вещества

Для вычисления количества вещества пользуются следующей формулой: n = m / M.

  • n - количество вещества
  • m - масса вещества
  • M - молярная масса вещества

Молярная масса представляет собой ту массу вещества, которая приходится на один моль вещества. Молярная масса равняется произведению молекулярной массы на число Авогадро.

Что касается газообразных веществ, то количество газа можно определить по объему: n = V / V m

  • n - количество вещества
  • V - объем газа в нормальных условиях
  • V m - молярный объем газа при нормальных условиях (равен 22,4 л/моль).

Объединяя рассмотренные данные, получаем формулу, которая содержит в себе все расчеты:

n = m/M = V/V m = N/N A

Примеры того, как найти количество вещества, вы можете посмотреть . Как видите, рассчитать количество вещества не так сложно, главное - это верно определить массу вещества или его объем (для газов), а после этого вычислить по предложенным формулам, разделив на постоянные данные (каждое вещество имеет постоянную молярную массу или постоянный молярный объем).