Поміркуйте
У який спосіб можна відібрати однакову кількість молекул різних речовин, наприклад, по одному мільйону молекул води та цукру? Застосувати величину кількість речовини, адже це фізична величина, яка показує, скільки найменших частинок даної речовини (атомів, молекул, йонів) міститься в тому чи іншому зразку речовини. Одна «еталонна» порція будь-якої речовини — порція кількістю речовини 1 моль — містить 6,02•1023 частинок (атомів або молекул).
Уявіть, що у вас є купа цукерок. Як дізнатися, скільки цукерок у цій купі? Можна рахувати по одній цукерці, але справа полегшується, якщо цукерки розфасовані на певні однакові порції, наприклад, в пакети з однаковим числом цукерок. Слід помножити число пакетів на число цукерок у кожному з них.
Поміркуйте
За формулою для обчислення молярної маси визначте її одиницю вимірювання.
Формула молярної маси M = m/n, де m — маса (вимірюється в грамах), n — кількість речовини (вимірюється в молях), а їхнє відношення дорівнює г/моль, тому одиниця вимірюваня молярної маса — г/моль.
Вправа 41
Обчисліть кількість речовини атомів (або йонів) кожного хімічного елемента, що міститься в 1 моль таких речовин:
а) Cl2;
У формулі Cl2 є 2 атоми Хлору, тому в 1 моль Cl2 міститься 2 моль атомів Хлору.
б) H2SO4;
У формулі H2SO4 є 2 атоми Гідрогену, 1 атом Сульфуру і 4 атоми Оксигену, тому в 1 моль H2SO4 міститься 2 моль атомів Гідрогену, 1 моль атомів Сульфуру та 4 моль атомів Оксигену.
в) H3PO4;
У формулі H3PO4 є 3 атоми Гідрогену, 1 атом Фосфору і 4 атоми Оксигену, тому в 1 моль H3PO4 міститься 3 моль атомів Гідрогену, 1 моль атомів Фосфору та 4 моль атомів Оксигену.
г) Fe2O3;
У формулі Fe2O3 є 2 йони Феруму і 3 йони Оксигену, тому в 1 моль Fe2O3 міститься 2 моль йонів Феруму та 3 моль йонів Оксигену.
д) Ca(OH)2.
У формулі Ca(OH)2 є 1 йон Кальцію, 2 йони Оксигену і 2 йони Гідрогену, тому в 1 моль Ca(OH)2 міститься 1 моль йонів Кальцію, 2 моль йонів Оксигену і 2 моль йонів Гідрогену.
Вправа 42
Обчисліть молярні маси речовин:
а) H2S;
Mr(H2S) = 2Ar(H) + Ar(S) = 2•1 + 32 = 34, тому M(H2S) = 34 г/моль
б) NH3;
Mr(NH3) = Ar(N) + 3Ar(H) = 14 + 3•1 = 17, тому M(NH3) = 17 г/моль
в) F2;
Mr(F2) = 2Ar(F) = 2•19 = 38, тому M(F2) = 38 г/моль
г) CaCO3;
Mr(CaCO3) = Ar(Ca) + Ar(C) + 3Ar(O) = 40 + 12 + 3•16 = 100, тому
M(CaCO3) = 100 г/моль
д) SO2;
Mr(SO2) = Ar(S) + 2Ar(O) = 32 + 2•16 = 64, тому M(SO2) =64 г/моль
е) NaOH;
Mr(NaOH) = Ar(Na) + Ar(O) + Ar(H) = 23 + 16 + 1 = 40, тому
M(NaOH) = 40 г/моль
є) K2SO4;
M(K2SO4) = 2Ar(K) + Ar(S) + 4Ar(O) = 2•39 + 32 + 4•16 = 174, тому
M(K2SO4) = 174 г/моль
ж) Fe(NO3)3;
Mr(Fe(NO3)3) = Ar(Fe) + 3Ar(N) + 9Ar(O) = 56 + 3•14 + 9•16 = 242, тому
M(Fe(NO3)3) = 242 г/моль
з) NaAl(OH)4.
Mr(NaAl(OH)4) = Ar(Na) + Ar(Al) + 4Ar(O) + 4Ar(H) = 23 + 27 + 4•16 + 4•1 = 118,
тому Mr(NaAl(OH)4) = 118 г/моль
Вправа 43
Обчислили кількість речовини:
а) заліза масою 7 г
Дано: m(Fe) = 7 г
Знайти: n(Fe) – ?
Розв’язання
Мr(Fe) = 56, тому M(Fe) = 56 г/моль.
n(Fe) = m(Fe) : M(Fe) = 7 г : 56 г/моль = 0,125 моль
Відповідь: n(Fe) = 0,125 моль.
б) азоту N2 масою 21 г
Дано: m(N2) = 21 г
Знайти: n(N2) – ?
Розв’язання
Мr(N2) = 2Ar(N) = 2•14 = 28, тому M(N2) = 28 г/моль
n(N2) = m(N2) : M(N2) = 21 г : 28 г/моль = 0,75 моль
Відповідь: n(N2) = 0,75 моль.
в) крейди CaCO3 масою 500 г
Дано: m(CaCO3) = 500 г
Знайти: n(CaCO3) – ?
Розв’язання
Мr(CaCO3) = Ar(Ca) + Ar(C) + 3Ar(O) = 40 + 12 + 3•16 = 100,
тому Мr(CaCO3) = 100 г/моль
n(CaCO3) = m(CaCO3) : M(CaCO3) = 500 г : 100 г/моль = 5 моль
Відповідь: n(CaCO3) = 5 моль.
г) харчової (питної) соди NaHCO3 масою 10 кг
Дано: m(NaHCO3) = 10 кг = 10000 г
Знайти: n(NaHCO3) – ?
Розв’язання
Мr(NaHCO3) = Ar(Na) + Ar(H) + Ar(C) + 3Ar(O) = 23 + 1 + 12 + 3•16 = 84,
тому M(NaHCO3) = 84 г/моль
n(NaHCO3) = m(NaHCO3) : M(NaHCO3) = 10000 г : 84 г/моль ≈ 119,05 моль.
Відповідь: n(NaHCO3) ≈ 119,05 моль.
Вправа 44
Обчисліть масу (г):
а) водню H2 кількістю речовини 2 моль.
Дано: n(H2) = 2 моль
Знайти: m(H2) – ?
Розв’язання
Мr(H2) = 2Ar(H) = 2•1 = 2, тому M(H2) = 2 г/моль
m(H2) = n(H2) • M(H2) = 2 моль • 2 г/моль = 4 г
Відповідь: m(H2) = 4 г.
б) кисню O2 кількістю речовини 3 моль
Дано: n(O2) = 3 моль
Знайти: m(O2) – ?
Розв’язання
Мr(O2) = 2Ar(O) = 2•16 = 32, тому M(O2) = 32 г/моль
m(O2) = n(O2) • M(O2) = 3 моль • 32 г/моль = 96 г
Відповідь: m(O2) = 96 г.
в) води H2O кількістю речовини 2,5 моль.
Дано: n(H2O) = 2,5 моль
Знайти: m(H2O) – ?
Розв’язання
Мr(H2O) = 2Ar(H) + Ar(O) = 2•1 + 16 = 18, тому M(H2O) = 18 г/моль
m(H2O) = n(H2O) • M(H2O) = 2,5 моль • 18 г/моль = 45 г
Відповідь: m(H₂O) = 45 г.
г) цукру C12H22O11 кількістю речовини 0,75 моль.
Дано: n(C12H22O11) = 0,75 моль
Знайти: m(C12H22O11) – ?
Розв’язання
Мr(C12H22O11) = 12Ar(C) + 22Ar(H) + 11Ar(O) = 12•12 + 22•1 + 11•16 = 342,
тому M(C12H22O11) = 342 г/моль
m(C12H22O11) = n(C12H22O11) • M(C12H22O11) = 0,75 моль • 342 г/моль = 256,5 г
Відповідь: m(C12H22O11) = 256,5 г.
д) золота кількістю речовини 0,08 моль
Дано: n(Au) = 0,08 моль
Знайти: m(Au) – ?
Розв’язання
Мr(Au) = Ar(Au) = 197, тому M(Au) = 197 г/моль
m(Au) = n(Au) • M(Au) = 0,08 моль • 197 г/моль = 15,76 г
Відповідь: m(Au) = 15,76 г.
Вправа 45
Визначте молярні маси та назви простих речовин, якщо маса зразка кількістю речовини:
а) 7 моль дорівнює 444,5 г
Дано: n = 7 моль, m = 444,5 г
Знайти: M – ?, назва речовини – ?
Розв’язання
M = n/M = 444,5 г : 7 моль = 63,5 г/моль. Mr = 63,5. Таку відносну молекулярну масу має проста речовина мідь (Cu).
Відповідь: M = 63,5 г/моль, мідь.
б) 3,5 моль дорівнює 84 г
Дано: n = 3,5 моль, m = 84 г
Знайти: M – ?, назва речовини – ?
Розв’язання:
M = m/n = 84 г : 3,5 моль = 24 г/моль. Mr = 24. Таку відносну молекулярну масу має проста речовина магній (Mg).
Відповідь: M = 24 г/моль, магній.
в) 0,25 моль дорівнює 8 г
Дано: n = 0,25 моль, m = 8 г
Знайти: M – ?, назва речовини – ?
Розв’язання
M = m/n = 8 г : 0,25 моль = 32 г/моль. Mr = 32. Таку відносну молекулярну масу має проста речовина сірка (S).
Відповідь: M = 32 г/моль, сірка.
Вправа 46
Визначте, маса якого зразка більша:
а) кисню O2 кількістю речовини 3 моль чи азоту N2 кількістю речовини 2 моль
Дано: n(O2) = 3 моль, n(N2) = 2 моль
Знайти: порівняти m(O2) і m(N2) – ?
Розв’язання
Обчислюємо молярні маси речовин.
Мr(O2) = 2Ar(O) = 2 • 16 = 32, тому M(O2) = 32 г/моль
Мr(N2) = 2Ar(N) = 2 • 14 = 28, тому M(N2) = 28 г/моль
Обчислюємо маси кожної речовини і порівнюємо їх:
m(O2) = n(O2) • M(O2) = 3 моль • 32 г/моль = 96 г
m(N2) = n(N2) • M(N2) = 2 моль • 28 г/моль = 56 г
95 г > 56 г, тому m(O2) > m(N2)
Відповідь: маса кисню більша.
б) води H2O кількістю речовини 5 моль чи хлору Cl2 кількістю речовини 1,4 моль
Дано: n(H2O) = 5 моль, n(Cl2) = 1,4 моль
Порівняти m(H2O) і m(Cl2) – ?
Розв’язання
Обчислюємо молярну масу кожної речовин.
Мr(H2O) = 2Ar(H) + Ar(O) = 2•1 + 16 = 18, тому M(H2O) = 18 г/моль
Мr(Cl2) = 2Ar(Cl) = 2•35,5 = 71, тому M(Cl2) = 71 г/моль
Обчислюємо маси кожної речовини і порівнюємо їх.
m(H2O) = n(H2O) • M(H2O) = 5 моль • 18 г/моль = 90 г
m(Cl2) = n(Cl2) • M(Cl2) = 1,4 моль • 71 г/моль = 99,4 г
99,4 г > 90 г, тому m(Cl2) > m(H2O)
Відповідь: маса хлору більша.
в) негашеного вапна CaO кількістю речовини 1 моль чи паленої магнезії MgO кількістю речовини 1,5 моль
Дано: n(CaO) = 1 моль, n(MgO) = 1,5 моль
Порівняти m(CaO) і m(MgO) – ?
Розв’язання
Обчислюємо молярну масу кожної речовини.
Mr(CaO) = Ar(Ca) + Ar(O) = 40 + 16 = 56, тому M(CaO) = 56 г/моль
Mr(MgO) = Ar(Mg) + Ar(O) = 24 + 16 = 40, тому M(MgO) = 40 г/моль
Обчислюємо маси кожної речовини і порівнюємо їх.
m(CaO) = n(CaO) • M(CaO) = 1 моль • 56 г/моль = 56 г
m(MgO) = n(MgO) • M(MgO) = 1,5 моль • 40 г/моль = 60 г
60 г > 56 г, тому m(MgO) > m(CaO)
Відповідь: маса паленої магнезії більша.
Вправа 47
Обчисліть кількість речовини атомів Оксигену в:
а) сірчистому газі SO2 кількістю речовини 3 моль;
Дано: n(SO2) = 3 моль
Знайти: n(O) – ?
Розв’язання
У формулі SO2 є 2 атоми Оксигену, тому сполука кількістю речовини 1 моль містить 2 моль атомів Оксигену. У 3 моль цієї сполуки:
n(O) = n(SO2) • 2 = 3 моль • 2 = 6 моль
Відповідь: n(O) = 6 моль.
б) мідна окалина CuO масою 40 г.
Дано: m(CuO) = 40 г
Знайти: n(O) – ?
Розв’язання
Обчислюємо молярну масу мідної окалини CuO.
Mr(CuO) = Ar(Cu) + Ar(O) = 64 + 16 = 80, тому M(CuO) = 80 г/моль
Обчислюємо кількість речовини CuO масою 40 г:
n(CuO) = m(CuO) : M(CuO) = 40 г : 80 г/моль = 0,5 моль
У формулі CuO є 1 атом Оксигену, тому сполука кількістю речовини 1 моль містить 1 моль атомів Оксигену. У 0,5 моль цієї сполуки:
n(O) = n(CuO) • 1 = 0,5 моль • 1 = 0,5 моль
Відповідь: n(O) = 0,5 моль.
Вправа 48
У якому зразку більше молекул: у кисні O2 чи в озоні O3 масою по 100 г?
Дано: m(O2) = 100 г, m(O3) = 100 г
Порівняти N(O2) і N(O3) – ?
Розв’язання
Обчислюємо молярну масу сполук.
Мr(O2) = 2Ar(O) = 2•16 = 32, тому M(O2) = 32 г/моль
Мr(O3) = 3Ar(O) = 3•16 = 48, тому M(O3) = 48 г/моль
Обчислюємо кількість речовини кожної сполуки масою 100 г.
n(O2) = m(O2) : M(O2) = 100 г : 32 г/моль = 3,125 моль
n(O3) = m(O3) : M(O3) = 100 г : 48 г/моль ≈ 2,083 моль
3,125 моль > 2,083 моль. Оскільки в більшій кількості речовини більша кількість молекул, тому більше молекул у зразку кисню.
Відповідь: більше молекул зразку кисню O2.
Вправа 49
Маса зразка нітратної кислоти HNO3 дорівнює 126 г. Обчисліть у цьому зразку кількість речовини: а) молекул нітратної кислоти; б) атомів Нітрогену; в) атомів Гідрогену; г) атомів Оксигену.
Дано: m(HNO3) = 126 г
Знайти: а) n(HNO3) – ?; б) n(N) – ?; в) n(H) – ?; г) n(O) – ?
Розв’язання
а) Обчислюємо кількість речовини нітратної кислоти:
Mr(HNO3) = 1 + 14 + 3 • 16 = 63, тому M(HNO3) = 63 г/моль
n(HNO3) = m(HNO3) : M(HNO3) = 126 г : 63 г/моль = 2 моль
б) У формулі HNO3 є 1 атом Гідрогену, тому кислота кількістю речовини 1 моль містить 1 моль атомів H. У 2 моль кислоти:
n(H) = n(HNO3) • 1 = 2 моль • 1 = 2 моль
в) У формулі HNO3 є 1 атом Нітрогену, тому кислота кількістю речовини1 моль містить 1 моль атомів N. У 2 моль кислоти:
n(N) = n(HNO3) • 1 = 2 моль • 1 = 2 моль
г) У формулі HNO3 є 3 атоми Оксигену, тому кислота кількістю речовини 1 моль містить 3 моль атомів О. У 2 моль кислоти:
n(O) = n(HNO3) • 3 = 2 моль • 3 = 6 моль
Відповідь: а) n(HNO₃) = 2 моль; б) n(N) = 2 моль; в) n(H) = 2 моль; г) n(O) = 6 моль.
Вправа 50
Кількість речовини в зразку сполуки Карбону з Гідрогеном масою 0,8 г дорівнює 0,05 моль. Обчисліть молярну масу цієї речовини та визначте її формулу.
Дано: m(сполука) = 0,8 г, n(сполуки) = 0,05 моль
Знайти: M(сполуки) – ?, формула сполуки – ?
Розв’язання
Обчислимо молярну масу сполуки:
M(сполуки)= m/n = 0,8 г : 0,05 моль = 16 г/моль, тому Мr(сполуки) = 16
Ar(C) = 12
Припускаємо, що N(C) = 1. На молекули Гідрогену припадає 16 – 12 = 4. Це відповідає 4 атомам Гідрогену (Аr(H)=1).
Відповідь: M(CH4) = 16 г/моль, тому формула речовини — CH4.
Вправа 51
Поясніть малюнок і складіть діаграму Венна, порівнявши поняття «відносна молекулярна маса» і «молярна маса».
На малюнку зліва намальована одна молекула води і обчислена відносна молекулярна маса молекули води.
На малюнку справа намальована порція води кількістю речовини 1 моль і обчислена молярна маса води.
|
Діаграма Венна |
||
|
Відмінне |
Спільне |
Відмінне |
|
Відносна молекулярна маса |
Молярна маса |
|
|
Маса одної молекули, не має одиниць вимірювання (безрозмірна) |
Чисельно рівні, формула обчислення |
Маса 1 моль речовини, має одиницю вимірювання г/моль |
Вправа 52
Уявити, наскільки велике число Авогадро, можна так: якщо рівномірно розсипати по всій поверхні нашої планети (і водній також) 6,02•1023 піщинок діаметром 1 мм, то вони утворять шар піску завтовшки близько 1 м. Запропонуйте свої аналогії, якими можна проілюструвати величезність числа Авогадро.
1. Якщо вкрити земну поверхню такою кількістю тенісних м'ячиків, що дорівнює числу 6,02•1023, то товщина цього "покриття" досягатиме 100 км.
2. Число макових зерняток, що дорівнює числу 6,02•1023, має масу 1013 т, то цією масою макових зерняток можна було б покрити всю поверхню Землі шаром в 1 м.
3. Число 6,02•1023 більше, ніж кількість склянок води в Світовому океані.
4. 6,02•1023 зерен пшениці мали б масу 2•1016 тонн і для збору такого врожаю знадобилося б більше 2 млн років.