Kā atrast v vielas ķīmijā. IKT pamatnoteikumi. Molekulu masa un izmērs. Vielas daudzums. Molekulārā fizika. Kāds ir vielas daudzums

Starp vielām notiek ķīmiskas reakcijas. Vielas sastāv no atomiem, molekulām vai joniem, un tieši šīs vielas elementārdaļiņas piedalās mijiedarbībā viena ar otru.

ķīmiskās reakcijas ir atsevišķu atomu, molekulu vai reaģentu jonu mijiedarbība vai pārkārtošanās

Praksē (rūpniecībā vai ķīmiskā laboratorija) reakcijas tiek veiktas ar vielu makrodaudzumiem, kas sastāv no milzīga skaita vienkāršāko ķīmisko daļiņu (atomi, molekulas, joni).
Balstoties uz Daltona atomu hipotēzi un Avogadro hipotēzi, austriešu fiziķis Loschmidt 1865. gadā izveidoja kvantitatīvu saikni starp ķīmijas mikro- un makrolaukiem. Viņš konstatēja, ka 1 cm 3 gāzes normālā stāvoklī fiziskajiem apstākļiem satur aptuveni 2,69 1019 šīs gāzes daļiņas (atomi - atomu gāzēm, piemēram, hēlijs (He), molekulas - molekulārām gāzēm, piemēram, ūdeņradis (H 2)). Šo skaitli 2,69 10 19 fizikā sauc par Loschmidt skaitli.

Lai būtu vieglāk atšķirt ķīmijas mikro un makro jomas, tiek ieviests vielas daudzuma jēdziens (apzīmējums n - fizikā vai ν (nu) - ķīmijā) - fizikāli ķīmiskais lielums, kas raksturo šīs vielas makrodaļa, tāpat kā daļiņu (vai vispār dažu objektu, identisku objektu) skaits raksturo vielas mikrodaļiņu (piemēram, 2 skābekļa atomi, 7 ūdeņraža molekulas).
Ķīmijā ķīmisko daļiņu mērs ir to veselais skaitlis (jo daļiņas - atomi, molekulas, joni nosaka un raksturo vielas īpašības, to skaits nevar būt daļskaitlis, bet ir tikai vesels skaitlis, piemēram, 2 hēlija atomi - bet nevis 2,3 (divas komata trīs) no hēlija atoma, jo trīs desmitdaļas ir atoma daļa, kurai nevar būt nekā kopīga ar atomu un tam raksturīgajām fizikālajām un ķīmiskajām īpašībām un ķīmiju), un vielu porciju mērs ir to daudzums, kura skaitliskā vērtība jau var būt gan vesels, gan daļskaitlis (piemēram, 1 mol hlora, 3,16 mol silīcija).
Līdz ar to vienu un to pašu vielas daļu var raksturot ar tās masu vai tilpumu (kas ir savstarpēji saistīti ar blīvuma jēdzienu cietām un šķidrām vielām).

Tāpat kā mūsu senči izdomāja nosaukumus, lai apzīmētu noteiktu skaitu objektu, piemēram, 12 zirņus (vai citus priekšmetus) mēdza saukt par duci; 1971. gadā ķīmiķi vienojās (oficiāli, starptautiskā līmenī, un apzīmējums mols tika iekļauts Starptautiskajā SI sistēmā) noteiktu vielas (matērijas) daļiņu skaitu saukt par vārdu - kurmis(mol ir starptautisks apzīmējums).
Kāds ir daļiņu skaits 1 molā vielas (matērijas)?

Vielas daudzumu, kas atrodas vienkāršas vai sarežģītas vielas daļā, nosaka, salīdzinot ar kādu stingri noteiktu vielas daudzumu vienībā. Šajā gadījumā par salīdzināšanas pamatu kalpo visizplatītākais oglekļa izotops 12 C.

Mols ir vielas daudzums, kas satur tik daudz šīs vielas formulas vienību, cik atomu ir 12 gramos (precīzi) oglekļa-12 izotopa

Vielas (vai vielas struktūras elementa, tās elementāra objekta) formulas vienība ir ķīmiska daļiņa (atoms, molekula, katjons, anjons), kā arī jebkura cita kombinācija. elementārdaļiņas tiek pārraidīts ar tās ķīmisko formulu vai simbolu, piemēram: Na, H 2 O, H 2 SO 4, NH +, e - (elektrons), CuSO 4 5H 2 O. Tāpēc noteiktam vielas daudzumam ir jēga, ja viela pati par sevi ir precīzi nosaukta, t.e. norādīts, no kādām formulas vienībām tas sastāv. Tātad ieraksts “1 mols hlora” nav pilnīgs (tostarp līdzīgu ierakstu iekļaušana problēmu nosacījumos tiek uzskatīta par stāvokļa kļūdu), jo tas var attiekties gan uz 1 molu molekulārās hlora gāzes Cl 2, gan uz 1 molu hlora atomu Cl kā elementu - un tās ir dažādas vielas, ar atšķirīgu daļiņu masu un fizikāli ķīmiskajām īpašībām.

Virsrakstā fiziskais daudzums- vielas daudzums - vārds "viela" tiek lietots vairāk plašā nozīmē, kas apzīmē ne tikai ķīmisku vielu, bet arī pašu vielu. Tāpēc formulas vienību skaitā ir iekļauti arī elektroni (un fizikā citas fizikālās daļiņas), kuras pašas ķīmisks neveidojas. Elektronu gāzes (vai vienkārši elektronu) daudzums var būt arī 1 mols, jo elektroni (un citas tām līdzīgas daļiņas) ir saskaitāmas kopā ar atomiem, molekulām un joniem.

Tātad šeit tas ir 1 mol \u003d 6,02214082 (11) × 10 23 formulas vienību gabali (atomi, molekulas, joni un citas daļiņas). Šim skaitlim atbilstošo fizikāli ķīmisko konstanti sauc par Avogadro konstanti (Avogadro skaitli) un apzīmē ar N A:

N A \u003d 6,02214082 (11) × 10 23 mol -1 ≈ 6,022 × 10 23 mol -1

Avogadro numuru nevajadzētu sajaukt ar Loschmidt numuru. Avogadro skaitlis ir universāls, tas norāda vielas formulas vienību skaitu tās daudzumā, kas vienāds ar 1 molu, neatkarīgi no agregācijas stāvoklis vielas. Loschmidt skaitlim ir ierobežota nozīme, tas attiecas tikai uz gāzēm normālos fizikālos apstākļos, kurām var izmantot Loschmidt konstanti:

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

Avogadro un Loschmidt konstantes tiek noteiktas pietiekami precīzi, izmantojot dažādas metodes un objektus. To definīciju rezultātu nepārprotamība ir tiešs atomu un molekulu esamības pierādījums, apstiprina atomu un molekulu teorijas zinātnisko pamatojumu.

Formulu vienību rakstīšana reakciju vienādojumos nozīmē ne tikai to, ka atsevišķas vielu daļiņas reaģē viena ar otru, bet arī to makroporcijas (no kurām katra satur milzīgu skaitu ķīmisko daļiņu).
Piemērs. No ķīmiskās reakcijas vienādojuma

2Na + 2H2O \u003d 2NaOH + H2

no tā izriet, ka divi nātrija atomi reaģē ar divām ūdens molekulām un šajā gadījumā veidojas divas nātrija hidroksīda formulas vienības (viela nesastāv no molekulām, bet gan no Na + un OH - joniem) un viena ūdeņraža molekula. Bet iepriekš minētais vienādojums parāda ne tikai ķīmisko reakciju mikrolīmenī (starp atomiem), bet arī parāda vielu mijiedarbību makro līmenī:

2 moli Na jeb 2 * 6,022 × 10 23 gabali Na atomu reaģē ar 2 moliem H 2 O vai 2 * 6,022 × 10 23 gabaliem H 2 O molekulu, veidojot 2 molus Na jonu + 2 molus OH joni - un 1 molekula H 2

Vielas daudzums var raksturot arī fizisko daļiņu daļas (piemēram, elektronus) un līdz ar to arī daļas elektriskie lādiņi gan elektroni, gan joni.

Vecajā ķīmijas literatūrā (līdz 1970. gadam) pirms vielas daudzuma kā fizikālā lieluma ieviešanas mols aizstāja molārās masas jēdzienu, proti, viena vielas gram-molekula (saīsināti mols) atbilda tās masai. (gramos), kuras skaitliskā vērtība bija vienāda ar šīs vielas relatīvo molekulmasu. Jēdzieni "gram-jons" un "gram-atoms" tika izmantoti līdzīgi.

Skolas problēmu risināšana ķīmijā skolēniem var sagādāt zināmas grūtības, tāpēc mēs ar detalizētu analīzi izklāstām vairākus piemērus, kā atrisināt galvenos skolas ķīmijas problēmu veidus.

Lai atrisinātu problēmas ķīmijā, jums jāzina vairākas formulas, kas norādītas zemāk esošajā tabulā. Pareizi izmantojot šo vienkāršo komplektu, jūs varat atrisināt gandrīz jebkuru problēmu no ķīmijas kursa.

Vielu aprēķini Dalieties aprēķinos Reakcijas produkta iznākuma aprēķini
ν = m/M,

ν = V/V M ,

ν=N/N A ,

ν=PV/RT

 ω = m h / m aptuveni,

φ \u003d V h / V apmēram,

χ=ν h / ν apmēram

 η = m pr./m teorija. ,

η = V pr. / V teorija. ,

η = ν piem. / ν teorija.
ν ir vielas daudzums (mol);

ν h - vielas daudzums privāts (mol);

ν apmēram - vielas kopējais daudzums (mol);

m ir masa (g);

m h - masas koeficients (g);

m apmēram - kopējais svars (g);

V - tilpums (l);

V M - tilpums 1 mol (l);

V h - privātais apjoms (l);

V about - kopējais tilpums (l);

N ir daļiņu (atomi, molekulas, joni) skaits;

N A - Avogadro skaitlis (daļiņu skaits 1 molā vielas) N A \u003d 6,02 × 10 23;

Q ir elektroenerģijas daudzums (C);

F ir Faradeja konstante (F » 96500 C);

P - spiediens (Pa) (1 atm "10 5 Pa);

R ir universālā gāzes konstante R » 8,31 J/(mol×K);

T ir absolūtā temperatūra (K);

ω ir masas daļa;

φ ir tilpuma daļa;

χ ir mola daļa;

η ir reakcijas produkta iznākums;

m pr., V pr., ν pr. - masa, tilpums, vielas daudzums praktiski;

m teor.,V teor., ν teor. - masa, tilpums, vielas daudzums teorētiskais.

Noteikta vielas daudzuma masas aprēķināšana

Vingrinājums:

Nosaka masu 5 moliem ūdens (H 2 O).

Risinājums:

  1. Aprēķināt molārā masa vielas, izmantojot D. I. Mendeļejeva periodisko tabulu. Visu atomu masas ir noapaļotas līdz vienībām, hlors - līdz 35,5.
    M(H2O)=2×1+16=18 g/mol
  2. Atrodiet ūdens masu, izmantojot formulu:
    m \u003d ν × M (H 2 O) \u003d 5 mol × 18 g / mol \u003d 90 g
  3. Ierakstīt atbildi:
    Atbilde: 5 molu ūdens masa ir 90 g.

Izšķīdušās vielas masas daļas aprēķins

Vingrinājums:

Aprēķināt masas daļa sāls (NaCl) šķīdumā, ko iegūst, izšķīdinot 25 g sāls 475 g ūdens.

Risinājums:

  1. Pierakstiet formulu masas daļas noteikšanai:
    ω (%) \u003d (m in-va / m šķīdums) × 100%
  2. Atrodiet šķīduma masu.
    m šķīdums \u003d m (H 2 O) + m (NaCl) \u003d 475 + 25 \u003d 500 g
  3. Aprēķiniet masas daļu, aizstājot vērtības formulā.
    ω (NaCl) \u003d (m in-va / m šķīdums) × 100% = (25/500) × 100% = 5%
  4. Pierakstiet atbildi.
    Atbilde: NaCl masas daļa ir 5%

Vielas masas aprēķins šķīdumā pēc tās masas daļas

Vingrinājums:

Cik gramus cukura un ūdens jāuzņem, lai iegūtu 200 g 5% šķīduma?

Risinājums:

  1. Pierakstiet formulu izšķīdušās vielas masas daļas noteikšanai.
    ω=m in-va /m r-ra → m in-va = m r-ra ×ω
  2. Aprēķiniet sāls masu.
    m in-va (sāls) \u003d 200 × 0,05 \u003d 10 g
  3. Nosakiet ūdens masu.
    m (H 2 O) \u003d m (šķīdums) - m (sāls) \u003d 200 - 10 \u003d 190 g
  4. Pierakstiet atbildi.
    Atbilde: jāņem 10 g cukura un 190 g ūdens

Reakcijas produkta iznākuma noteikšana % no teorētiski iespējamā

Vingrinājums:

Aprēķināt amonija nitrāta (NH 4 NO 3) iznākumu % no teorētiski iespējamā, ja slāpekļskābes (HNO 3) šķīdumā ielaižot 85 g amonjaka (NH 3) iegūti 380 g mēslojuma.

Risinājums:

  1. Uzrakstiet ķīmiskās reakcijas vienādojumu un sakārtojiet koeficientus
    NH 3 + HNO 3 \u003d NH 4 NO 3
  2. Uzrakstiet datus no uzdevuma nosacījuma virs reakcijas vienādojuma.
    m = 85 g mpr = 380 g
    NH3 + HNO3 = NH4NO3
  3. Vielu formulās aprēķina vielas daudzumu pēc koeficientiem kā vielas daudzuma reizinājumu ar vielas molāro masu:
  4. Zināma praktiski iegūtā amonija nitrāta masa (380 g). Lai noteiktu amonija nitrāta teorētisko masu, sastāda proporciju
    85/17=x/380
  5. Atrisiniet vienādojumu, atrodiet x.
    x=400 g amonija nitrāta teorētiskā masa
  6. Nosakiet reakcijas produkta iznākumu (%), attiecinot praktisko masu uz teorētisko un reiziniet ar 100%.
    η=m pr./m teor. = (380/400) × 100% = 95%
  7. Pierakstiet atbildi.
    Atbilde: amonija nitrāta iznākums bija 95%.

Produkta masas aprēķins no zināmās reaģenta masas, kas satur noteiktu piemaisījumu daļu

Vingrinājums:

Aprēķiniet kalcija oksīda (CaO) masu, kas iegūta, apdedzinot 300 g kaļķakmens (CaCO 3), kas satur 10% piemaisījumu.

Risinājums:

  1. Pierakstiet ķīmiskās reakcijas vienādojumu, ielieciet koeficientus.
    CaCO 3 \u003d CaO + CO 2
  2. Aprēķiniet kaļķakmenī esošā tīrā CaCO 3 masu.
    ω (tīrs) \u003d 100% - 10% \u003d 90% vai 0,9;
    m (CaCO 3) \u003d 300 × 0,9 \u003d 270 g
  3. Iegūtā CaCO 3 masa reakcijas vienādojumā ir ierakstīta virs formulas CaCO 3. Vēlamo CaO masu apzīmē ar x.
    270 g x r
    CaCO 3 = CaO + CO 2
  4. Zem vienādojumā esošo vielu formulām ierakstiet vielas daudzumu (pēc koeficientiem); vielu daudzuma reizinājums pēc to molārās masas (CaCO 3 molekulmasa \u003d 100 , CaO = 56 ).
  5. Iestatiet proporciju.
    270/100=x/56
  6. Atrisiniet vienādojumu.
    x = 151,2 g
  7. Pierakstiet atbildi.
    Atbilde: kalcija oksīda masa būs 151,2 g

Reakcijas produkta masas aprēķins, ja zināms reakcijas produkta iznākums

Vingrinājums:

Cik g amonija nitrāta (NH 4 NO 3) var iegūt, 44,8 litrus amonjaka (n.a.) reaģējot ar slāpekļskābi, ja zināms, ka praktiskā raža ir 80% no teorētiski iespējamā?

Risinājums:

  1. Pierakstiet ķīmiskās reakcijas vienādojumu, sakārtojiet koeficientus.
    NH 3 + HNO 3 \u003d NH 4 NO 3
  2. Uzrakstiet šos uzdevuma nosacījumus virs reakcijas vienādojuma. Amonija nitrāta masu apzīmē ar x.
  3. Zem reakcijas vienādojuma ierakstiet:
    a) vielu daudzums atbilstoši koeficientiem;
    b) amonjaka molārā tilpuma reizinājums ar vielas daudzumu; NH 4 NO 3 molārās masas reizinājums ar vielas daudzumu.
  4. Iestatiet proporciju.
    44,4/22,4=x/80
  5. Atrisiniet vienādojumu, atrodot x (amonija nitrāta teorētiskā masa):
    x \u003d 160 g.
  6. Atrodiet NH 4 NO 3 praktisko masu, reizinot teorētisko masu ar praktisko iznākumu (viena daļās)
    m (NH 4 NO 3) \u003d 160 × 0,8 \u003d 128 g
  7. Pierakstiet atbildi.
    Atbilde: amonija nitrāta masa būs 128 g.

Produkta masas noteikšana, ja kāds no reaģentiem tiek uzņemts pārāk daudz

Vingrinājums:

14 g kalcija oksīda (CaO) apstrādāja ar šķīdumu, kas satur 37,8 g slāpekļskābes (HNO 3 ). Aprēķiniet reakcijas produkta masu.

Risinājums:

  1. Uzrakstiet reakcijas vienādojumu, sakārtojiet koeficientus
    CaO + 2HNO 3 \u003d Ca (NO 3) 2 + H 2 O
  2. Nosakiet reaģentu molu, izmantojot formulu: ν = m/M
    ν(CaO) = 14/56 = 0,25 mol;
    ν (HNO 3) \u003d 37,8 / 63 \u003d 0,6 mol.
  3. Virs reakcijas vienādojuma uzrakstiet aprēķinātos vielas daudzumus. Zem vienādojuma - vielas daudzums pēc stehiometriskajiem koeficientiem.
  4. Noteikt deficītā uzņemto vielu, salīdzinot ņemto vielu daudzumu attiecības pret stehiometriskajiem koeficientiem.
    0,25/1 < 0,6/2
    Tāpēc trūkums tiek ņemts Slāpekļskābe. No tā mēs noteiksim produkta masu.
  5. Saskaņā ar kalcija nitrāta (Ca (NO 3) 2) formulu vienādojumā norādiet:
    a) vielas daudzums atbilstoši stehiometriskajam koeficientam;
    b) molārās masas reizinājums ar vielas daudzumu. Virs formulas (Ca (NO 3) 2) - x g.
    0,25 mol 0,6 mol x r
    CaO + 2HNO 3 = Ca(NO 3) 2 + H2O
    1 mol 2 mol 1 mol
    m = 1 × 164 g
  6. Izveidojiet proporciju
    0,25/1=x/164
  7. Nosakiet x
    x = 41 g
  8. Pierakstiet atbildi.
    Atbilde: sāls (Ca (NO 3) 2) masa būs 41 g.

Aprēķini ar termoķīmisko reakciju vienādojumiem

Vingrinājums:

Cik daudz siltuma izdalīsies, izšķīdinot 200 g vara (II) oksīda (CuO) sālsskābe (ūdens šķīdums HCl), ja termoķīmiskās reakcijas vienādojums:

CuO + 2HCl \u003d CuCl 2 + H 2 O + 63,6 kJ

Risinājums:

  1. Uzrakstiet datus no uzdevuma nosacījuma virs reakcijas vienādojuma
  2. Zem vara oksīda formulas ierakstiet tā daudzumu (atbilstoši koeficientam); molārās masas un vielas daudzuma reizinājums. Novietojiet x virs siltuma daudzuma reakcijas vienādojumā.
    200 g
    CuO + 2HCl = CuCl 2 + H2O + 63,6 kJ
    1 mol
    m = 1 × 80 g
  3. Iestatiet proporciju.
    200/80=x/63,6
  4. Aprēķināt x.
    x=159 kJ
  5. Pierakstiet atbildi.
    Atbilde: izšķīdinot sālsskābē 200 g CuO, izdalīsies 159 kJ siltuma.

Termoķīmiskā vienādojuma sastādīšana

Vingrinājums:

Dedzinot 6 g magnija, izdalās 152 kJ siltuma. Uzrakstiet magnija oksīda veidošanās termoķīmisko vienādojumu.

Risinājums:

  1. Uzrakstiet vienādojumu ķīmiskai reakcijai, kas parāda siltuma izdalīšanos. Sakārtojiet koeficientus.
    2Mg + O 2 \u003d 2MgO + Q

  2. 6 g 152
    2Mg + O2 = 2MgO + J
  3. Zem vielu formulām ierakstiet:
    a) vielas daudzums (pēc koeficientiem);
    b) molārās masas reizinājums ar vielas daudzumu. Novietojiet x zem reakcijas siltuma.
  4. Iestatiet proporciju.
    6/(2×24)=152/x
  5. Aprēķiniet x (siltuma daudzumu saskaņā ar vienādojumu)
    x=1216 kJ
  6. Atbildē pierakstiet termoķīmisko vienādojumu.
    Atbilde: 2Mg + O 2 = 2MgO + 1216 kJ

Gāzes tilpumu aprēķins pēc ķīmiskajiem vienādojumiem

Vingrinājums:

Kad amonjaks (NH 3) tiek oksidēts ar skābekli katalizatora klātbūtnē, veidojas slāpekļa oksīds (II) un ūdens. Kāds skābekļa tilpums reaģēs ar 20 litriem amonjaka?

Risinājums:

  1. Uzrakstiet reakcijas vienādojumu un sakārtojiet koeficientus.
    4NH3 + 5O 2 \u003d 4NO + 6H 2 O
  2. Uzrakstiet datus no uzdevuma nosacījuma virs reakcijas vienādojuma.
    20 l x
    4NH3 + 5O2 = 4NĒ + 6H2O
  3. Zem reakcijas vienādojuma pierakstiet vielu daudzumus atbilstoši koeficientiem.
  4. Iestatiet proporciju.
    20/4=x/5
  5. Atrodi x.
    x= 25 l
  6. Pierakstiet atbildi.
    Atbilde: 25 litri skābekļa.

Gāzveida produkta tilpuma noteikšana no zināmas masas reaģenta, kas satur piemaisījumus

Vingrinājums:

Kāds apjoms (n.s.) oglekļa dioksīds(CO 2) izdalīsies, izšķīdinot 50 g marmora (CaCO 3), kas satur 10% piemaisījumu sālsskābē?

Risinājums:

  1. Uzrakstiet ķīmiskās reakcijas vienādojumu, sakārtojiet koeficientus.
    CaCO 3 + 2HCl \u003d CaCl 2 + H 2 O + CO 2
  2. Aprēķiniet tīrā CaCO 3 daudzumu, ko satur 50 g marmora.
    ω (CaCO 3) \u003d 100% - 10% \u003d 90%
    Lai pārvērstu daļdaļās no viena, daliet ar 100%.
    w (CaCO 3) \u003d 90% / 100% \u003d 0,9
    m (CaCO 3) \u003d m (marmors) × w (CaCO 3) \u003d 50 × 0,9 \u003d 45 g
  3. Reakcijas vienādojumā ierakstiet iegūto vērtību virs kalcija karbonāta. Virs CO 2 likt x l.
    45 g x
    CaCO3 + 2HCl = CaCl2 + H2O + CO2
  4. Zem vielu formulām ierakstiet:
    a) vielas daudzums atbilstoši koeficientiem;
    b) molārās masas reizinājums pēc vielas daudzuma, ja runājam par vielas masu, un molārā tilpuma reizinājums ar vielas daudzumu, ja runājam par vielas tilpumu.

    Maisījuma sastāva aprēķins pēc ķīmiskās reakcijas vienādojuma

    Vingrinājums:

    Metāna un oglekļa monoksīda (II) maisījuma pilnīgai sadedzināšanai bija nepieciešams tāds pats skābekļa daudzums. Noteikt gāzu maisījuma sastāvu tilpuma daļās.

    Risinājums:

    1. Pierakstiet reakciju vienādojumus, sakārtojiet koeficientus.
      CO + 1/2O 2 = CO 2
      CH 4 + 2O 2 \u003d CO 2 + 2H 2 O
    2. Apzīmējiet oglekļa monoksīda (CO) daudzumu kā x un metāna daudzumu kā y
    45 g x
    CaCO3 + 2HCl =
    X
    SO + 1/2O 2 = CO 2
    plkst
    CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H2O
  5. Nosakiet skābekļa daudzumu, kas tiks patērēts sadegšanai x moli CO un y moli CH 4.
    X 0,5 x
    SO + 1/2O 2 = CO 2
    plkst 2 g
    CH 4 + 2O 2 = CO 2 + 2H2O
  6. Izdarīt secinājumu par skābekļa vielas daudzuma un gāzes maisījuma attiecību.
    Gāzu tilpumu vienādība norāda uz vielas daudzumu vienlīdzību.
  7. Uzrakstiet vienādojumu.
    x + y = 0,5x + 2 g
  8. Vienkāršojiet vienādojumu.
    0,5 x = y
  9. Ņemiet CO daudzumu uz 1 molu un nosakiet nepieciešamo CH 4 daudzumu.
    Ja x=1, tad y=0,5
  10. Atrodiet kopējo vielas daudzumu.
    x + y = 1 + 0,5 = 1,5
  11. Nosaka oglekļa monoksīda (CO) un metāna tilpuma daļu maisījumā.
    φ(CO) \u003d 1/1,5 \u003d 2/3
    φ (CH 4) \u003d 0,5 / 1,5 \u003d 1/3
  12. Pierakstiet atbildi.
    Atbilde: CO tilpuma daļa ir 2/3, un CH 4 ir 1/3.

Atsauces materiāls:

periodiskā tabula

Šķīdības tabula

Vielas daudzumu organismā nosaka molekulu (vai atomu) skaits šajā ķermenī. Tā kā makroskopiskajos ķermeņos molekulu skaits ir ļoti liels, tad, lai noteiktu vielas daudzumu organismā, tajā esošo molekulu skaitu salīdzina ar atomu skaitu 0,012 kg oglekļa izotopa \(~^(12)_6C \).

Vielas daudzumsν - vērtība, vienāds ar attiecību molekulu (atomu) skaits N dotajā ķermenī līdz atomu skaitam N A 0,012 kg oglekļa izotopa \(~^(12)_6C\):

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

SI valodā vielas daudzuma vienība ir mols. 1 mol- vielas daudzums, kas satur to pašu strukturālie elementi(atomi, molekulas, joni), cik atomu ir 0,012 kg oglekļa izotopa \(~^(12)_6C\).

Daļiņu skaitu vienā vielas molā sauc pastāvīgs Avogadro.

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

Tādējādi 1 mols jebkuras vielas satur tādu pašu daļiņu skaitu - N A daļiņas. Kopš masas m 0 daļiņas dažādām vielām atšķiras, tad masa N A daļiņas dažādās vielās ir atšķirīgas.

Vielas masu, kas ņemta 1 mola daudzumā, sauc molārā masa M:

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

Molārās masas SI vienība ir kilograms uz molu (kg/mol).

starp molāro masu Μ un relatīvā molekulmasa M r ir šāda saistība:

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

Tātad oglekļa dioksīda molekulmasa ir 44, molārā masa ir 44 10 -3 kg / mol.

Zinot vielas masu un tās molmasu M, var atrast molu skaitu (vielas daudzumu) organismā\[~\nu = \frac(m)(M)\].

Tad no formulas (2) daļiņu skaits organismā

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

Zinot molāro masu un Avogadro konstanti, mēs varam aprēķināt vienas molekulas masu:

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

Literatūra

Aksenovičs L. A. Fizika in vidusskola: Teorija. Uzdevumi. Pārbaudes: Proc. pabalsts iestādēm, kas nodrošina vispārējo. vide, izglītība / L. A. Aksenoviča, N. N. Rakina, K. S. Farino; Ed. K. S. Farino. - Mn.: Adukatsia i vykhavanne, 2004. - C. 124-125.

Lēmums par nepieciešamību uzturēt šādu piezīmju grāmatiņu nāca nevis uzreiz, bet gan pamazām, uzkrājoties darba pieredzei.

Sākumā tā bija vieta beigās darba burtnīca– vairākas lappuses, lai ierakstītu svarīgākās definīcijas. Tad tur tika novietoti svarīgākie galdi. Tad nāca atziņa, ka, lai iemācītos risināt problēmas, lielākajai daļai skolēnu ir nepieciešami stingri algoritmu priekšraksti, kas, pirmkārt, ir jāsaprot un jāatceras.

Toreiz tika pieņemts lēmums bez darba burtnīcas uzturēt vēl vienu obligātu ķīmijas burtnīcu - ķīmijas vārdnīcu. Atšķirībā no darba burtnīcām, kuras var būt pat divas vienā skolas gads, vārdnīca ir viena piezīmju grāmatiņa visam ķīmijas kursam. Vislabāk, ja šai piezīmju grāmatiņai ir 48 lapas un spēcīgs vāks.

Materiālu šajā piezīmju grāmatiņā sakārtojam šādi: sākumā - svarīgākās definīcijas, kuras puiši izraksta no mācību grāmatas vai pieraksta pēc skolotāja diktāta. Piemēram, pirmajā stundā 8. klasē tā ir priekšmeta “ķīmija” definīcija, jēdziens “ķīmiskās reakcijas”. Mācību gada laikā 8. klasē viņiem sakrājas vairāk nekā trīsdesmit. Pēc šīm definīcijām dažās nodarbībās veicu aptaujas. Piemēram, mutisks jautājums ķēdē, kad viens skolēns uzdod jautājumu otram, ja viņš atbildēja pareizi, tad jau uzdod nākamo jautājumu; vai, ja vienam skolēnam jautājumus uzdod citi skolēni, ja viņš netiek galā ar atbildi, tad viņi atbild paši. Organiskajā ķīmijā tās galvenokārt ir klašu definīcijas organisko vielu un galvenie jēdzieni, piemēram, “homologi”, “izomēri” utt.

Mūsu uzziņu grāmatas beigās materiāls ir parādīts tabulu un diagrammu veidā. Pēdējā lapā ir pati pirmā tabula “Ķīmiskie elementi. ķīmiskās pazīmes". Tad tabulas “Valence”, “Skābes”, “Rādītāji”, “Metālu elektroķīmiskās spriegumu rindas”, “Elektronegativitātes sērijas”.

Īpaši vēlos pakavēties pie tabulas “Skābju atbilstība skābju oksīdiem” satura:

Skābju atbilstība skābju oksīdiem
skābes oksīds Skābe
Vārds Formula Vārds Formula Skābes atlikums, valence
oglekļa monoksīds (II) CO2 ogles H2CO3 CO 3 (II)
sēra (IV) oksīds SO2 sēru saturošs H2SO3 SO3(II)
sēra (VI) oksīds SO 3 sērskābi H2SO4 SO4(II)
silīcija (IV) oksīds SiO2 silīcijs H2SiO3 SiO 3 (II)
slāpekļa oksīds (V) N 2 O 5 slāpekļa HNO3 NR 3 (I)
fosfora (V) oksīds P2O5 fosfors H3PO4 PO 4 (III)

Nesaprotot un neiegaumējot šo tabulu, 8. klases skolēniem ir grūti sastādīt reakciju vienādojumus skābie oksīdi ar sārmiem.

Studējot elektrolītiskās disociācijas teoriju, piezīmju grāmatiņas beigās pierakstām shēmas un noteikumus.

Jonu vienādojumu sastādīšanas noteikumi:

1. Jonu veidā pierakstiet ūdenī šķīstošu spēcīgu elektrolītu formulas.

2. Molekulārā formā pierakstiet vienkāršu vielu, oksīdu, vāju elektrolītu un visu nešķīstošo vielu formulas.

3. Slikti šķīstošo vielu formulas vienādojuma kreisajā pusē ir uzrakstītas jonu formā, labajā - molekulārā formā.

Studējot organiskā ķīmija rakstām vārdnīcā apkopojošas tabulas ogļūdeņražiem, skābekli un slāpekli saturošu vielu klasēm, ģenētisko attiecību shēmas.

Fiziskie daudzumi
Apzīmējums Vārds Vienības Formulas
vielas daudzums kurmis = N/N A; = m/M;

V/V m (gāzēm)
N A Avogadro konstante molekulas, atomi un citas daļiņas NA = 6,02 10 23
N daļiņu skaits molekulas,

atomi un citas daļiņas

 N = N A
M molārā masa g/mol, kg/kmol M = m/; / M/ = M r
m svars g, kg m = M; m = V
Vm molārais tilpums gāze l / mol, m 3 / kmol Vm \u003d 22,4 l / mol \u003d 22,4 m 3 / kmol
V apjoms l, m 3 V = V m (gāzēm) ;
blīvums g/ml; = m/V;

M/V m (gāzēm)

25 gadus, kad skolā mācīju ķīmiju, man bija jāstrādā pie dažādām programmām un mācību grāmatām. Tajā pašā laikā vienmēr pārsteidza tas, ka praktiski neviena mācību grāmata nemāca, kā risināt problēmas. Ķīmijas apguves sākumā, lai sistematizētu un nostiprinātu zināšanas vārdnīcā, mēs ar studentiem sastādām tabulu “Fizikālie lielumi” ar jauniem lielumiem:

Mācot studentiem, kā risināt skaitļošanas problēmas, liela nozīme Es dodu algoritmus. Uzskatu, ka stingrās darbību secības instrukcijas vājam skolēnam ļauj saprast noteikta veida problēmu risinājumu. Spēcīgiem studentiem šī ir iespēja sasniegt savas nākotnes radošo līmeni ķīmiskā izglītība un pašizglītība, jo, lai sāktu, jums ir pārliecinoši jāapgūst salīdzinoši neliels skaits standarta paņēmienu. Pamatojoties uz to, attīstīsies spēja tos pareizi pielietot dažādos sarežģītāku problēmu risināšanas posmos. Tāpēc esmu sastādījis algoritmus aprēķinu uzdevumu risināšanai visu veidu uzdevumiem skolas kurss un ārpusskolas aktivitātēm.

Es minēšu dažus no tiem piemērus.

Algoritms uzdevumu risināšanai pēc ķīmiskiem vienādojumiem.

1. Īsi pierakstiet problēmas stāvokli un izveidojiet ķīmisko vienādojumu.

2. Virs formulām ķīmiskajā vienādojumā ierakstiet uzdevuma datus, zem formulām ierakstiet molu skaitu (nosaka pēc koeficienta).

3. Atrodiet vielas daudzumu, kuras masa vai tilpums ir dots uzdevuma nosacījumā, izmantojot formulas:

M/M; \u003d V / V m (gāzēm V m \u003d 22,4 l / mol).

Ierakstiet iegūto skaitli virs vienādojuma formulas.

4. Atrodiet vielas daudzumu, kuras masa vai tilpums nav zināms. Lai to izdarītu, pamatojiet saskaņā ar vienādojumu: salīdziniet molu skaitu atbilstoši stāvoklim ar molu skaitu saskaņā ar vienādojumu. Ja nepieciešams, proporcijas.

5. Atrodiet masu vai tilpumu, izmantojot formulas: m = M ; V = V m .

Šis algoritms ir pamats, kas studentam jāapgūst, lai nākotnē viņš varētu risināt problēmas, izmantojot vienādojumus ar dažādiem sarežģījumiem.

Uzdevumi pārmērībām un trūkumiem.

Ja problēmas situācijā ir zināmi uzreiz divu reaģējošu vielu daudzumi, masas vai tilpumi, tad tā ir pārpalikuma un deficīta problēma.

Atrisinot to:

1. Nepieciešams atrast divu reaģējošu vielu daudzumus pēc formulām:

M/M; = V/V m .

2. Iegūtie molu skaitļi ir ierakstīti virs vienādojuma. Salīdzinot tos ar molu skaitu saskaņā ar vienādojumu, izdariet secinājumu par to, kuras vielas trūkums ir dots.

3. Pēc trūkuma, veiciet turpmākus aprēķinus.

Uzdevumi reakcijas produkta iznākuma daļai, kas praktiski iegūta no teorētiski iespējamā.

Atbilstoši reakcijas vienādojumiem tiek veikti teorētiskie aprēķini un atrasti teorētiskie dati reakcijas produktam: teor. , m teor. vai V teorija. . Veicot reakcijas laboratorijā vai rūpniecībā, rodas zudumi, tāpēc iegūtie praktiskie dati ir praktiski. ,

m praktiski vai V praktiski. vienmēr ir mazāks par teorētiski aprēķinātajiem datiem. Ienesīguma daļu apzīmē ar burtu (eta) un aprēķina pēc formulām:

(tas) = ​​prakse. /teor. = m praktiski. / m teorija. = V praktiski. / V teorija.

To izsaka kā vienības daļu vai procentos. Ir trīs veidu uzdevumi:

Ja problēmas stāvoklī ir zināmi dati par izejvielu un reakcijas produkta iznākuma daļa, tad jums ir jāatrod praktiskais. , m praktiski vai V praktiski. reakcijas produkts.

Risinājuma secība:

1. Aprēķiniet pēc vienādojuma, pamatojoties uz sākotnējās vielas datiem, atrodiet teoriju. , m teor. vai V teorija. reakcijas produkts;

2. Atrodiet praktiski iegūtā reakcijas produkta masu vai tilpumu pēc formulām:

m praktiski = m teorija. ; V prakse. = V teorija. ; praktiski = teorija. .

Ja problēmas stāvoklī ir zināmi dati par izejvielu un praksi. , m praktiski vai V praktiski. no iegūtā produkta, savukārt jāatrod reakcijas produkta iznākuma daļa.

Risinājuma secība:

1. Aprēķiniet pēc vienādojuma, pamatojoties uz datiem par izejvielu, atrodiet

Theor. , m teor. vai V teorija. reakcijas produkts.

2. Atrodiet reakcijas produkta iznākuma daļu, izmantojot formulas:

Prakt. /teor. = m praktiski. / m teorija. = V praktiski. /V teorija.

Ja problēmas stāvoklī ir zināma prakse. , m praktiski vai V praktiski. no iegūtā reakcijas produkta un tā iznākuma daļas, šajā gadījumā jums ir jāatrod dati par izejvielu.

Risinājuma secība:

1. Atrast teor., m teor. vai V teorija. reakcijas produkts pēc formulas:

Theor. = praktiski / ; m teor. = m praktiski. / ; V teorija. = V praktiski. / .

2. Aprēķināt pēc vienādojuma, pamatojoties uz teoriju. , m teor. vai V teorija. reakcijas produktu un atrodiet datus par izejmateriālu.

Protams, mēs šos trīs problēmu veidus izskatām pakāpeniski, katra no tām risinām prasmes, izmantojot vairāku problēmu piemēru.

Problēmas ar maisījumiem un piemaisījumiem.

Tīra viela ir tā, kuras maisījumā ir vairāk, pārējais ir piemaisījumi. Apzīmējumi: maisījuma masa - m cm, tīrās vielas masa - m kv.v., piemaisījumu masa - m apm. , tīras vielas masas daļa - h.v.

Tīras vielas masas daļu nosaka pēc formulas: h.v. = m q.v. / m skatiet, izsakiet to vienības daļās vai procentos. Mēs izšķiram 2 uzdevumu veidus.

Ja problēmas stāvoklī ir dota tīras vielas masas daļa vai piemaisījumu masas daļa, tad tiek dota maisījuma masa. Vārds "tehnisks" nozīmē arī maisījuma klātbūtni.

Risinājuma secība:

1. Atrodiet tīras vielas masu, izmantojot formulu: m p.m. = q.v. es redzu.

Ja ir norādīta piemaisījumu masas daļa, tad vispirms jāatrod tīras vielas masas daļa: = 1 - apm.

2. Pamatojoties uz tīras vielas masu, veiciet turpmākos aprēķinus saskaņā ar vienādojumu.

Ja problēmas nosacījums dod sākotnējā maisījuma masu un reakcijas produkta n, m vai V, tad jāatrod tīrās vielas masas daļa sākotnējā maisījumā vai tajā esošo piemaisījumu masas daļa.

Risinājuma secība:

1. Aprēķiniet pēc vienādojuma, pamatojoties uz reakcijas produkta datiem, un atrodiet n stundas. un m h.v.

2. Atrodiet tīras vielas masas daļu maisījumā, izmantojot formulu: q.v. = m q.v. / m piemaisījumu redzes un masas daļa: apm. = 1 - h.c.

Gāzu tilpuma attiecību likums.

Gāzu tilpumi ir saistīti tāpat kā to vielu daudzumi:

V 1/V 2 = 1/2

Šo likumu izmanto uzdevumu risināšanā, izmantojot vienādojumus, kuros ir dots gāzes tilpums un jāatrod citas gāzes tilpums.

Gāzes tilpuma daļa maisījumā.

Vg / Vcm, kur (phi) ir gāzes tilpuma daļa.

Vg ir gāzes tilpums, Vcm ir gāzu maisījuma tilpums.

Ja uzdevuma stāvoklī ir dota gāzes tilpuma daļa un maisījuma tilpums, tad, pirmkārt, ir jāatrod gāzes tilpums: Vg = Vcm.

Gāzu maisījuma tilpumu nosaka pēc formulas: Vcm \u003d Vg /.

Gaisa tilpumu, kas iztērēts vielas sadedzināšanai, nosaka ar skābekļa tilpumu, ko nosaka vienādojums:

Vair \u003d V (O 2) / 0,21

Organisko vielu formulu atvasināšana pēc vispārīgām formulām.

Organiskās vielas veido homologas sērijas, kurām ir vispārīgas formulas. Tas ļauj:

1. Izsakiet relatīvo molekulmasu ar skaitli n.

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

2. Pielīdzināt M r, kas izteikts n izteiksmē, patiesajam M r un atrast n.

3. Sastādiet reakciju vienādojumus vispārīgā formā un veiciet to aprēķinus.

Vielu formulu atvasināšana pēc sadegšanas produktiem.

1. Analizējiet sadegšanas produktu sastāvu un izdariet secinājumus par sadegušās vielas kvalitatīvo sastāvu: H 2 O -> H, CO 2 -> C, SO 2 -> S, P 2 O 5 -> P, Na 2 CO 3 -> Na, C.

Skābekļa klātbūtne vielā ir jāpārbauda. Apzīmējiet indeksus formulā kā x, y, z. Piemēram, CxHyOz (?).

2. Atrodiet sadegšanas produktu vielu daudzumu, izmantojot formulas:

n = m / M un n = V / Vm.

3. Atrast elementu daudzumus, ko satur sadedzinātā vielā. Piemēram:

n (C) \u003d n (CO 2), n (H) \u003d 2 ћ n (H 2 O), n (Na) \u003d 2 ћ n (Na 2 CO 3), n (C) \u003d n (Na 2 CO 3) utt.

4. Ja izdegusi nezināma sastāva viela, tad obligāti jāpārbauda, ​​vai tajā nav skābekļa. Piemēram, СxНyОz (?), m (O) \u003d m in-va - (m (C) + m (H)).

b) ja ir zināms relatīvais blīvums: M 1 = D 2 M 2, M = D H2 2, M = D O2 32,

M = D gaiss. 29, M = D N2 28 utt.

1 veids: atrast vienkāršāko vielas formulu (skat. iepriekšējo algoritmu) un vienkāršāko molāro masu. Pēc tam salīdziniet patieso molāro masu ar vienkāršāko un palieliniet indeksus formulā nepieciešamo reižu skaitu.

2 ceļi: atrodiet indeksus, izmantojot formulu n = (e) Mr / Ar (e).

Ja kāda elementa masas daļa nav zināma, tad tā ir jāatrod. Lai to izdarītu, atņemiet cita elementa masas daļu no 100% vai no vienības.

Pamazām, apgūstot ķīmiju ķīmijas vārdnīcā, uzkrājas dažāda veida uzdevumu risināšanas algoritmi. Un skolēns vienmēr zina, kur atrast pareizo formulu vai īsto informāciju problēmas risināšanai.

Daudzi skolēni labprāt glabā šādu burtnīcu, viņi paši to papildina ar dažādiem izziņas materiāliem.

Runājot par fakultatīvām nodarbībām, mēs ar studentiem izveidojam atsevišķu piezīmju grāmatiņu algoritmu rakstīšanai tādu uzdevumu risināšanai, kas pārsniedz skolas mācību programma. Tajā pašā piezīmju grāmatiņā katram uzdevuma veidam pierakstām 1-2 piemērus, pārējos uzdevumus tie atrisina citā piezīmju grāmatiņā. Un, ja tā padomā, starp tūkstošiem dažādu uzdevumu, kas tiek izpildīti eksāmenā ķīmijā visās universitātēs, jūs varat izvēlēties 25-30 dažādu veidu uzdevumus. Protams, starp tiem ir daudz variāciju.

Izstrādājot algoritmus problēmu risināšanai izvēles nodarbībās, A.A. Kušnarevs. (Mācās risināt uzdevumus ķīmijā, - M., Skola - prese, 1996).

Spēja risināt problēmas ķīmijā ir galvenais priekšmeta radošās asimilācijas kritērijs. Tieši risinot dažādas sarežģītības pakāpes problēmas, ķīmijas kursu var efektīvi apgūt.

Ja studentam ir skaidrs priekšstats par visiem iespējamiem problēmu veidiem, viņš ir atrisinājis lielu skaitu katra veida problēmu, tad viņš spēj tikt galā ar eksāmena nokārtošanu ķīmijā vienotā valsts eksāmena veidā un iestāšanos augstskolās. .

Ķīmijas stundās skolā māca risināt dažādas problēmas, starp kurām populāri ir uzdevumi vielas daudzuma aprēķināšanai. Tomēr šis materiāls nav viegli saprotams, tāpēc, ja jums ir jāzina, kā atrast vielas daudzumu, mēs jums palīdzēsim to noskaidrot. Tātad, apsvērsim visu kārtībā.

Kāds ir vielas daudzums?

Vielas daudzums ir vērtība, kas raksturo viena veida vielas struktūrvienību skaitu. Strukturālās vienības var būt dažādas daļiņas: molekulas, atomi, joni, elektroni. Vielas daudzumu mēra speciālā mērvienībā – molā. Aprēķins struktūrvienībās ir ļoti neērts, jo pat neliels daudzums vielas satur daudz šādu elementu, tāpēc tika izgudrota īpaša mērvienība, kuru, kā mēs jau zinām, sauc par molu. 1 mols satur noteiktu vielas vienību skaitu, to sauc par Avogadro skaitli (Avogadro konstante). Avogadro konstante: N A = 6,022 141 79(30) 10 23 mol −1.

Molu mērvienība ir ļoti ērta un tiek plaši izmantota fizikā un ķīmijā, īpaši, ja ir svarīgi detalizēti noskaidrot vielas daudzumu līdz pat mikroskopiskajam stāvoklim. Piemēram, aprakstot ķīmiskās reakcijasērtāk un precīzāk ir izmantot vielas daudzumu. Tie ir elektrolīze, termodinamika, dažādas ķīmiskās reakcijas, ideālo gāzu vienādojumi utt.

Precīzs vielas daudzuma aprēķins ir nepieciešams, piemēram, ķīmiskām reakcijām, kurās iesaistītas gāzes. Tāpēc ļoti svarīgs ir jautājums, kā atrast gāzes vielas daudzumu. Tālāk mēs apsvērsim šo jautājumu, sniedzot formulu gāzes vielas aprēķināšanai.

Ķīmija: kā atrast vielas daudzumu

Lai aprēķinātu vielas daudzumu, izmantojiet šādu formulu: n = m / M.

  • n - vielas daudzums
  • m - vielas masa
  • M ir vielas molārā masa

Molmasa ir vielas masa uz vienu molu vielas. Molmasa ir molekulmasas reizinājums ar Avogadro skaitli.

Kas attiecas uz gāzveida vielas, tad gāzes daudzumu var noteikt pēc tilpuma: n = V / V m

  • n - vielas daudzums
  • V ir gāzes tilpums iekšā normāli apstākļi
  • V m - gāzes molārais tilpums normālos apstākļos (vienāds ar 22,4 l / mol).

Apvienojot aplūkotos datus, mēs iegūstam formulu, kurā ir visi aprēķini:

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

Jūs varat redzēt piemērus, kā noteikt vielas daudzumu. Kā redzat, nav tik grūti aprēķināt vielas daudzumu, galvenais ir pareizi noteikt vielas masu vai tilpumu (gāzēm) un pēc tam aprēķināt pēc piedāvātajām formulām, dalot ar konstanti dati (katrai vielai ir nemainīga molārā masa vai nemainīgs molārais tilpums).