Зная химическую формулу, можно вычислить массовую долю химических элементов в веществе. элемента в вещества обозначается греч. буквой «омега» - ω Э/В и рассчитывается по формуле:
где k - число атомов этого элемента в молекуле.
Какова массовая доля водорода и кислорода в воде (Н 2 О)?
Решение:
M r (Н 2 О) = 2*А r (Н) + 1*А r (О) = 2*1 + 1* 16 = 18
2) Вычисляем массовую долю водорода в воде:
3) Вычисляем массовую долю кислорода в воде. Так как в состав воды входят атомы только двух химических элементов, массовая доля кислорода будет равна:
Рис. 1. Оформление решения задачи 1
Рассчитайте массовую долю элементов в веществе H 3 PO 4 .
1) Вычисляем относительную молекулярную массу вещества:
M r (Н 3 РО 4) = 3*А r (Н) + 1*А r (Р) + 4*А r (О)= 3*1 + 1* 31 +4*16 = 98
2) Вычисляем массовую долю водорода в веществе:
3) Вычисляем массовую долю фосфора в веществе:
4) Вычисляем массовую долю кислорода в веществе:
1. Сборник задач и упражнений по химии: 8-й класс: к учебнику П.А. Оржековского и др. «Химия, 8 класс» / П.А. Оржековский, Н.А. Титов, Ф.Ф. Гегеле. - М.: АСТ: Астрель, 2006.
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.34-36)
3. Химия: 8-й класс: учеб. для общеобр. учреждений / П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. М.: АСТ: Астрель, 2005.(§15)
4. Энциклопедия для детей. Том 17. Химия / Глав. ред.В.А. Володин, вед. науч. ред. И. Леенсон. - М.: Аванта+, 2003.
1. Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов ().
2. Электронная версия журнала «Химия и жизнь» ().
4. Видеоурок по теме «Массовая доля химического элемента в веществе» ().
Домашнее задание
1. с.78 № 2 из учебника «Химия: 8-й класс» (П.А. Оржековский, Л.М. Мещерякова, Л.С. Понтак. М.: АСТ: Астрель, 2005).
2. с. 34-36 №№ 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.
С XVII в. химия перестала быть описательной наукой. Ученые-химики стали широко использовать измерение вещества. Все более совершенствовалась конструкция весов, позволяющих определять массы образцов. Для газообразных веществ помимо массы измеряли также объем и давление. Применение количественных измерений дало возможность понять сущность химических превращений, определять состав сложных веществ.
Как вы уже знаете, в состав сложного вещества входят два или более химических элементов. Очевидно, что масса всего вещества слагается из масс составляющих его элементов. Значит, на долю каждого элемента приходится определенная часть массы вещества.
Массовой долей элемента называется отношение массы этого элемента в сложном веществе к массе всего вещества, выраженное в долях единицы (или в процентах):
Массовая доля элемента в соединении обозначается латинской строчной буквой w («дубль-вэ») и показывает долю (часть массы), приходящуюся на данный элемент в общей массе вещества. Эта величина может выражаться в долях единицы или в процентах. Конечно, массовая доля элемента в сложном веществе всегда меньше единицы (или меньше 100%). Ведь часть от целого всегда меньше целого, как долька апельсина меньше всего апельсина.
Например, в состав оксида ртути входят два элемента – ртуть и кислород. При нагревании 50 г этого вещества получается 46,3 г ртути и 3,7 г кислорода (рис. 57). Рассчитаем массовую долю ртути в сложном веществе:
Массовую долю кислорода в этом веществе можно рассчитать двумя способами. По определению массовая доля кислорода в оксиде ртути равна отношению массы кислорода к массе оксида:
Зная, что сумма массовых долей элементов в веществе равна единице (100%), массовую долю кислорода можно вычислить по разности:
w (O) = 1 – 0,926 = 0,074,
w (О) = 100% – 92,6% = 7,4%.
Для того чтобы найти массовые доли элементов предложенным способом, необходимо провести сложный и трудоемкий химический эксперимент по определению массы каждого элемента. Если же формула сложного вещества известна, та же задача решается значительно проще.
Для расчета массовой доли элемента нужно его относительную атомную массу умножить на число атомов (n ) данного элемента в формуле и разделить на относительную молекулярную массу вещества:
Например, для воды (рис. 58):
M r (H 2 O) = 1 2 + 16 = 18,
Задача 1. Рассчитайте массовые доли элементов в аммиаке, формула которого NH 3 .
Дано:
вещество аммиак NH 3 .
Найти :
w (N), w (H).
Решение
1) Рассчитаем относительную молекулярную массу аммиака:
M r (NH 3) = A r (N) + 3A r (H) = 14 + 3 1 = 17.
2) Найдем массовую долю азота в веществе:
3) Вычислим массовую долю водорода в аммиаке:
w (H) = 1 – w (N) = 1 – 0,8235 = 0,1765, или 17,65%.
Ответ. w (N) = 82,35%, w (H) = 17,65%.
Задача 2. Рассчитайте массовые доли элементов в серной кислоте, имеющей формулу H 2 SO 4 .
Дано:
серная кислота H 2 SO 4 .
Найти :
w (H), w (S), w (O).
Решение
1) Рассчитаем относительную молекулярную массу серной кислоты:
M r (H 2 SO 4) = 2A r (H) + A r (S) + 4A r (O) = 2 1 + 32 + 4 16 = 98.
2) Найдем массовую долю водорода в веществе:
3) Вычислим массовую долю серы в серной кислоте:
4. Рассчитаем массовую долю кислорода в веществе:
w (O) = 1 – (w (H) + w (S)) = 1 – (0,0204 + 0,3265) = 0,6531, или 65,31%.
Ответ. w (H) = 2,04%, w (S) = 32,65%, w (O) = 65,31%.
Чаще химикам приходится решать обратную задачу: по массовым долям элементов определять формулу сложного вещества. То, как решаются подобные задачи, проиллюстрируем одним историческим примером.
Из природных минералов – тенорита и куприта – были выделены два соединения меди с кислородом (оксиды). Они отличались друг от друга по цвету и массовым долям элементов. В черном оксиде массовая доля меди составляла 80%, а массовая доля кислорода – 20%. В оксиде меди красного цвета массовые доли элементов составляли соответственно 88,9% и 11,1%. Каковы же формулы этих сложных веществ? Проведем несложные математические расчеты.
Пример 1. Расчет химической формулы черного оксида меди (w (Cu) = 0,8 и w (О) = 0,2).
х, у – по числу атомов химических элементов в его составе: Сu x O y .
2) Отношение индексов равно отношению частных от деления массовой доли элемента в соединении на относительную атомную массу элемента:
3) Полученное соотношение нужно привести к соотношению целых чисел: индексы в формуле, показывающие число атомов, не могут быть дробными. Для этого полученные числа разделим на меньшее (т.е. любое) из них:
Получилась формула – СuO.
Пример 2. Расчет формулы красного оксида меди по известным массовым долям w (Cu) = 88,9% и w (O) = 11,1%.
Дано:
w (Cu) = 88,9%, или 0,889,
w (O) = 11,1%, или 0,111.
Найти:
Решение
1) Обозначим формулу оксида Сu x O y .
2) Найдем соотношение индексов x и y :
3) Приведем соотношение индексов к отношению целых чисел:
Ответ . Формула соединения – Cu 2 O.
А теперь немного усложним задачу.
Задача 3. По данным элементного анализа состав прокаленной горькой соли, использовавшейся еще алхимиками в качестве слабительного средства, следующий: массовая доля магния – 20,0%, массовая доля серы – 26,7%, массовая доля кислорода – 53,3%.
Дано:
w (Mg) = 20,0%, или 0,2,
w (S) = 26,7%, или 0,267,
w (O) = 53,3%, или 0,533.
Найти:
Решение
1) Обозначим формулу вещества с помощью индексов x, y, z : Mg x S y O z .
2) Найдем соотношение индексов:
3) Определим значение индексов x, y, z :
Ответ. Формула вещества – MgSO 4 .
1. Что называется массовой долей элемента в сложном веществе? Как рассчитывается эта величина?
2.
Рассчитайте массовые доли элементов в веществах: а) углекислом газе CO 2 ;
б) сульфиде кальция СаS; в) натриевой селитре NaNO 3 ; г) оксиде алюминия Al 2 O 3 .
3. В каком из азотных удобрений массовая доля питательного элемента азота наибольшая: а) хлориде аммония NH 4 Cl; б) сульфате аммония (NH 4) 2 SO 4 ; в) мочевине (NH 2) 2 CO?
4. В минерале пирите на 7 г железа приходится 8 г серы. Вычислите массовые доли каждого элемента в этом веществе и определите его формулу.
5. Массовая доля азота в одном из его оксидов равна 30,43%, а массовая доля кислорода – 69,57%. Определите формулу оксида.
6. В средние века из золы костра выделяли вещество, которое называли поташ и использовали для варки мыла. Массовые доли элементов в этом веществе: калий – 56,6%, углерод – 8,7%, кислород – 34,7%. Определите формулу поташа.
§5.1 Химические реакции. Уравнения химических реакций
Химическая реакция - это превращение одних веществ в другие. Впрочем, такое определение нуждается в одном существенном дополнении. В ядерном реакторе или в ускорителе тоже одни вещества превращаются в другие, но такие превращения химическими не называют. В чем же здесь дело? В ядерном реакторе происходят ядерные реакции. Они заключаются в том, что ядра элементов при столкновении с частицами высокой энергии (ими могут быть нейтроны, протоны и ядра иных элементов) - разбиваются на осколки, представляющие собой ядра других элементов. Возможно и слияние ядер между собой. Эти новые ядра затем получают электроны из окружающей среды и, таким образом, завершается образование двух или нескольких новых веществ. Все эти вещества являются какими-либо элементами Периодической системы. Примеры ядерных реакций, используемых для открытия новых элементов, приведены в §4.4.
В отличие от ядерных реакций, в химических реакциях не затрагиваются ядра атомов. Все изменения происходят только во внешних электронных оболочках. Разрываются одни химические связи и образуются другие.
Химическими реакциями называются явления, при которых одни вещества, обладающие определенным составом и свойствами, превращаются в другие вещества - с другим составом и другими свойствами. При этом в составе атомных ядер изменений не происходит.
Рассмотрим типичную химическую реакцию: сгорание природного газа (метана) в кислороде воздуха. Те из вас, у кого дома есть газовая плита, могут ежедневно наблюдать эту реакцию у себя на кухне. Запишем реакцию так, как показано на рис. 5-1.
Рис. 5-1. Метан СН 4 и кислород О 2 реагируют между собой с образованием диоксида углерода СО 2 и воды Н 2 О. При этом в молекуле метана разрываются связи между С и Н и на их месте возникают связи углерода с кислородом. Атомы водорода, ранее принадлежавшие метану, образуют связи с кислородом. На рисунке хорошо видно, что для успешного осуществления реакции на одну молекулу метана надо взять две молекулы кислорода.
Записывать химическую реакцию с помощью рисунков молекул не слишком удобно. Поэтому для записи химических реакций используют сокращенные формулы веществ - как это показано в нижней части рис. 5-1. Такая запись называется уравнением химической реакции .
Количество атомов разных элементов в левой и правой частях уравнения одинаково. В левой части один атом углерода в составе молекулы метана (СН 4), и в правой - тот же атом углерода мы находим в составе молекулы СО 2 . Все четыре водородных атома из левой части уравнения мы обязательно найдем и в правой - в составе молекул воды.
В уравнении химической реакции для выравнивания количества одинаковых атомов в разных частях уравнения используются коэффициенты , которые записываются перед формулами веществ. Коэффициенты не надо путать с индексами в химических формулах.
Рассмотрим другую реакцию - превращение оксида кальция СаО (негашеной извести) в гидроксид кальция Са(ОН) 2 (гашеную известь) под действием воды.
Рис. 5-2. Оксид кальция СаО присоединяет молекулу воды Н 2 О с образованием
гидроксида кальция Са(ОН) 2 .
В отличие от математических уравнений, в уравнениях химических реакций нельзя переставлять левую и правую части. Вещества в левой части уравнения химической реакции называются реагентами , а в правой - продуктами реакции . Если сделать перестановку левой и правой части в уравнении из рис. 5-2, то мы получим уравнение совсем другой химической реакции:
Если реакция между СаО и Н 2 О (рис. 5-2) начинается самопроизвольно и идет с выделением большого количества теплоты, то для проведения последней реакции, где реагентом служит Са(ОН) 2 , требуется сильное нагревание.
Обратите внимание: вместо знака равенства в уравнении химической реакции можно использовать стрелку. Стрелка удобна тем, что показывает направление течения реакции.
Добавим также, что реагентами и продуктами могут быть не обязательно молекулы, но и атомы - если в реакции участвует какой-нибудь элемент или элементы в чистом виде. Например:
H 2 + CuO = Cu + H 2 O
Существует несколько способов классификации химических реакций, из которых мы рассмотрим два.
По первому из них все химические реакции различают по признаку изменения числа исходных и конечных веществ . Здесь можно найти 4 типа химических реакций:
Реакции СОЕДИНЕНИЯ ,
Реакции РАЗЛОЖЕНИЯ ,
Реакции ОБМЕНА ,
Реакции ЗАМЕЩЕНИЯ .
Приведем конкретные примеры таких реакций. Для этого вернемся к уравнениям получения гашеной извести и уравнению получения негашеной извести:
СаО + Н 2 О = Са(ОН) 2
Са(ОН) 2 = СаО + Н 2 О
Эти реакции относятся к разным типам химических реакций. Первая реакция является типичной реакцией соединения , поскольку при ее протекании два вещества СаО и Н 2 О соединяются в одно: Са(ОН) 2 .
Вторая реакция Са(ОН) 2 = СаО + Н 2 О является типичной реакцией разложения : здесь одно вещество Ca(OH) 2 разлагается с образованием двух других.
В реакциях обмена количество реагентов и продуктов обычно одинаково. В таких реакциях исходные вещества обмениваются между собой атомами и даже целыми составными частями своих молекул. Например, при сливании раствора CaBr 2 с раствором HF выпадает осадок. В растворе ионы кальция и водорода обмениваются между собой ионами брома и фтора. Реакция происходит только в одном направлении потому, что ионы кальция и фтора связываются в нерастворимое соединение CaF 2 и после этого "обратный обмен" ионами уже невозможен:
CaBr 2 + 2HF = CaF 2 ¯ + 2HBr
При сливании растворов CaCl 2 и Na 2 CO 3 тоже выпадает осадок, потому что ионы кальция и натрия обмениваются между собой частицами CO 3 2– и Cl – с образованием нерастворимого соединения - карбоната кальция CaCO 3 .
CaCl 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ¯ + 2NaCl
Стрелка рядом с продуктом реакции показывает, что это соединение нерастворимо и выпадает в осадок. Таким образом, стрелку можно использовать и для обозначения удаления какого-нибудь продукта из химической реакции в виде осадка (¯) или газа (). Например:
Zn + 2HCl = H 2 + ZnCl 2
Последняя реакция относится к еще одному типу химических реакций - реакциям замещения . Цинк заместил водород в его соединении с хлором (HCl). Водород при этом выделяется в виде газа.
Реакции замещения внешне могут быть похожи на реакции обмена. Отличие заключается в том, что в реакциях замещения обязательно участвуют атомы какого-нибудь простого вещества, которые замещают атомы одного из элементов в сложном веществе. Например:
2NaBr + Cl 2 = 2NaCl + Br 2 - реакция замещения ;
в левой части уравнения есть простое вещество – молекула хлора Cl 2 , и в правой части есть простое вещество – молекула брома Br 2 .
В реакциях обмена и реагенты и продукты являются сложными веществами. Например:
CaCl 2 + Na 2 CO 3 = CaCO 3 ¯ + 2NaCl - реакция обмена ;
в этом уравнении реагенты и продукты - сложные вещества.
Деление всех химических реакций на реакции соединения, разложения, замещения и обмена - не единственное. Есть другой способ классификации: по признаку изменения (или отсутствия изменения) степеней окисления у реагентов и продуктов. По этому признаку все реакции делятся на окислительно - восстановительные реакции и все прочие (не окислительно - восстановительные).
Реакция между Zn и HCl является не только реакцией замещения, но и окислительно -восстановительной реакцией , потому что в ней изменяются степени окисления реагирующих веществ:
Zn 0 + 2H +1 Cl = H 2 0 + Zn +2 Cl 2 - реакция замещения и одновременно окислительно-восстановительная реакция.
Массовая доля вещества – это отношение массы определенного вещества к массе смеси либо раствора, в котором находится данное вещество. Выражается в долях единицы либо в процентах.
Инструкция
1. Массовая доля вещества находится по формуле: w = m(в)/m(см), где w – массовая доля вещества, m(в) – масса вещества, m(см) – масса смеси. Если же вещество растворено, то формула выглядит так: w = m(в)/m(р-ра), где m(р-ра) – масса раствора. Массу раствора при необходимости тоже дозволено обнаружить: m(р-ра) = m(в) + m(р-ля), где m(р-ля) – масса растворителя. При желании массовую долю дозволено умножить на 100%.
2. Если в условии задачи не дано значения массы, то его дозволено рассчитать с поддержкой нескольких формул, предпочесть надобную помогут величины данные в условии. Первая формула для нахождения массы: m = V*p, где m – масса, V – объем, p – плотность. Дальнейшая формула выглядит так: m = n*M, где m – масса, n – число вещества, M – молярная масса. Молярная масса в свою очередь складывается из ядерных масс элементов, входящих в состав вещества.
3. Для лучшего понимания данного материала решим задачу. Смесь медных и магниевых опилок массой 1,5 г обработали избытком серной кислоты. В итоге реакции выделился водород объемом 0,56 л (типичные данные). Вычислите массовую долю меди в смеси. В этой задаче проходит реакция, записываем ее уравнение. Из 2-х веществ с избытком соляной кислоты взаимодействует только магний: Mg + 2HCl = MgCl2 + H2. Дабы обнаружить массовую долю меди в смеси, нужно подставить значения в следующую формулу: w(Cu) = m(Cu)/m(см). Масса смеси дана, обнаружим массу меди: m(Cu) = m(см) – m(Mg). Ищем массу магния: m(Mg) = n(Mg)*M(Mg). Обнаружить число вещества магния поможет уравнение реакции. Находим число вещества водорода: n = V/Vm = 0,56/22,4 = 0,025 моль. По уравнению видно, что n(H2) = n(Mg) = 0,025 моль. Рассчитываем массу магния, зная что молярная масса магния равна 24 г/моль: m(Mg) = 0,025*24 = 0,6 г. Находим массу меди: m(Cu) = 1,5 – 0,6 = 0,9 г. Осталось вычислить массовую долю: w(Cu) = 0,9/1,5 = 0,6 либо 60%.
Массовая доля показывает в процентах либо в долях оглавление вещества в каком–либо растворе либо элемента в составе вещества. Знание вычислить массовую долю благотворно не только на уроках химии, но и когда вы хотите приготовить раствор либо смесь, скажем, в кулинарных целях. Либо изменить процентное отношение, в теснее имеющемся у вас составе.
Инструкция
1. Массовая доля вычисляется как отношение массы данного компонента к всеобщей массе раствора. Для приобретения итога в процентах, нужно полученное частное умножить на 100. Выглядит формула дальнейшим образом:?=m (растворенного вещества)/m (раствора)?, % = ?*100
2. Разглядим для примера прямую и обратную задачи.Скажем, вы растворили в 100 граммах воды 5 грамм поваренной соли. Какой процентности раствор вы получили? Решение дюже примитивное. Массу вещества (поваренной соли) вы знаете, масса раствора будет равна сумме из масс воды и соли. Таким образом, следует 5 г поделить на 105 г и итог деления умножить на 100 – это и будет результат: 4,7%-ый раствор у вас получится.Сейчас обратная задача. Вы хотите приготовить 200 гр 10%-ого водного раствора чего желательно. Сколько вещества брать для растворения? Действуем в обратном порядке, массовую долю, выраженную в процентах (10%) разделяем на 100. Получим 0,1. Сейчас составим несложное уравнение, где надобное число вещества обозначим x и, следственно, массу раствора как 200 г+x. Наше уравнение будет выглядеть так: 0,1=x/200г+x. Когда мы его решим то получим что х равняется приблизительно 22,2 г. Проверяется итог решением прямой задачи.
3. Труднее узнать какие числа растворов вестимой процентности нужно взять для приобретения определенного числа раствора с новыми заданными качествами. Тут требуется составить и решить теснее систему уравнений. В этой системе первое уравнение – это выражение знаменитой массы получаемой смеси, через две незнакомые массы начальных растворов. Скажем, если наша цель получить 150 гр раствора, уравнение будет иметь вид x+y=150 г. Второе уравнение – масса растворенного вещества приравненная к сумме этого же вещества, в составе 2-х смешиваемых растворов. Скажем, если хотите иметь 30%-ый раствор, а растворы, которые вы смешиваете 100%-ый, то есть чистое вещество, и 15%-ый, то второе уравнение будет иметь вид: x+0,15y = 45 г. Дело за малым, решить систему уравнение и узнать сколько нужно добавить вещества к 15%-ому раствору, дабы получить 30%-ый раствор. Испробуйте.
Видео по теме
Дабы рассчитать количество вещества , узнайте его массу с подмогой весов, выразите ее в граммах и поделите на молярную массу, которую дозволено обнаружить с поддержкой таблицы Менделеева. Для определения числа вещества газа в типичных условиях примените закон Авогадро. Если газ находится в иных условиях, измерьте давление, объем и температуру газа, позже чего рассчитайте количество вещества в нем.
Вам понадобится
- Вам потребуются весы, термометр, манометр, линейка либо рулетка, периодическая таблица Менделеева.
Инструкция
1. Определение числа вещества в твердом теле либо жидкости. Обнаружьте массу исследуемого тела при помощи весов, выразите ее в граммах. Определите, из какого вещества состоит тело, после этого с поддержкой периодической таблицы Менделеева обнаружьте молярную массу вещества . Для этого обнаружьте элементы, входящие в состав молекулы вещества из которого состоит тело. По таблице определите их ядерные массы, если в таблице указывается дробное число, округлите его до целого. Обнаружьте сумму масс всех атомов, входящих в молекулу вещества , получите молекулярную массу, которая численно равна молярной массе вещества в граммах на моль. Позже этого, измеренную ранее массу поделите на молярную массу. В итоге получите количество вещества в молях (?=m/M).
2. Число вещества газа в типичных условиях. Если газ находится типичных условиях (0 градусов Цельсия и 760 мм рт. ст.), обнаружьте его объем. Для этого измерьте объем помещения, баллона либо сосуда, где он находится, от того что газ занимает каждый объем, ему предоставленный. Дабы получить его значение измерьте геометрические размеры сосуда, где он находится с поддержкой рулетки и с поддержкой математических формул, обнаружьте его объем. Особенно классическим случаем является комната в форме параллелепипеда. Измерьте ее длину, ширину и высоту в метрах, после этого перемножьте их и получите объем газа, тот, что в ней находится в кубических метрах. Дабы обнаружить количество вещества газа, полученный объем поделите на число 0,0224 – молярный объем газа при типичных условиях.
3. Число вещества газа с произвольными параметрами. Измерьте давление газа манометром в паскалях, его температуру в кельвинах, для чего к градусам Цельсия, в которых измеряет термометр, прибавьте число 273. Определите также объем газа в кубических метрах. Дабы обнаружить количество вещества произведение давления и объема поделите на температуру и число 8,31 (универсальную газовую непрерывную), ?=PV/(RT).
Видео по теме
Многие жидкости представляют собой растворы. Именно таковы, в частности, кровь человека, чай, кофе, морская вода. Основой раствора является растворенное вещество. Существуют задачи на нахождение массовой доли этого вещества.
Инструкция
1. Растворами именуются однородные гомогенные системы, которые состоят из 2-х и больше компонентов. Они делятся на три категории:- жидкие растворы;- твердые растворы;- газообразные растворы.К жидким растворам относится, скажем, разбавленная серная кислота, к твердым – сплав железа и меди, а к газообразным – всякие смеси газов. Самостоятельно от того, в каком агрегатном состоянии находится раствор, он состоит из растворителя и растворенного вещества. Растворителем почаще каждого обыкновенно является вода, которой разбавляют вещество. Состав растворов выражается разным образом, особенно зачастую для этого применяют значение массовой доли растворенного вещества. Массовая доля является безразмерной величиной, и она равна отношению массы растворенного вещества к всеобщей массе каждого раствора:?в=mв/mМассовую долю выражают в процентах либо десятичных дробях. Дабы вычислить данный параметр в процентах, применяйте следующую формулу:w(вещества)=mв/m (раствора)·100 %.Для нахождения того же параметра в виде десятичной дроби умножение на 100 % не осуществляйте.
2. Масса каждого раствора представляет собой сумму масс воды и растворенного вещества. Следственно изредка формулу, указанную выше, записывают несколько другим образом:?в=mв/(mв+m(H2O)), где m (раствора)=mв+m(H2O)Скажем, разбавленная азотная кислота состоит из растворителя – воды, и растворенного вещества -кислоты. Из этого следует, что масса растворенного вещества вычисляется дальнейшим образом:?в=mHNO3/mHNO3+mH2O
3. Если масса вещества неведома, а дана лишь масса воды, то в таком случае массовая доля находится по несколько другой формуле. Когда знаменит объем растворенного вещества, массу его находите по дальнейшей формуле:mв=V*?Из этого следует, что массовая доля вещества вычисляется дальнейшим образом:?в=V*?/V*?+m(H2O)
4. Нахождение массовой доли вещества неоднократно осуществляется и в утилитарных целях. Скажем, при отбеливании какого-нибудь материала нужно знать концентрацию пергидроля в растворе перекиси. Помимо того, точное вычисление массовой доли изредка требуется во врачебной практике. Помимо формул и примерного вычисления массовой доли в медицине применяют еще и экспериментальную проверку с подмогой приборов, что дозволяет уменьшить вероятность ошибок.
5. Существует несколько физических процессов, в ходе которых меняется массовая доля вещества и состав раствора. 1-й из них, называемый упариванием, представляет собой процесс, обратный растворению вещества в воде. При этом, растворенное вещество остается, а вода всецело упаривается. В этом случае массовая доля быть измерена не может – раствор отсутствует. Прямо противоположный процесс – разбавление концентрированного раствора. Чем огромнее он разбавляется, тем крепче уменьшается массовая доля вещества, растворенного в нем. Концентрирование представляет собой частичное упаривание, при котором испаряется не каждая вода, а лишь ее часть. Массовая доля вещества в растворе при этом возрастает.
Видео по теме
Что такое массовая доля элемента ? Из самого наименования дозволено осознать, что это величина, указывающая, в каком соотношении находятся масса элемента , входящего в состав вещества, и всеобщая масса этого вещества. Она выражается в долях единицы: процентах (сотых долях), промилле (тысячных) и т.д. Как дозволено вычислить массу какого-нибудь элемента ?
Инструкция
1. Для наглядности разглядите отлично знаменитый каждому углерод, без которого не было бы органики. Если углерод представляет собою чистое вещество (скажем, алмаз), то его массовую долю дозволено храбро принять за единицу либо за 100%. Разумеется, алмаз тоже содержит примеси других элементов, но в большинстве случаев, в столь мелких числах, что ими дозволено пренебречь. А вот в таких модификациях углерода, как каменный уголь либо графит, оглавление примесей достаточно высокое, и такое игнорирование неприемлемо.
2. Если же углерод входит в состав трудного вещества, нужно делать дальнейшим образом: запишите точную формулу вещества, после этого, зная молярные массы всякого элемента , входящего в его состав, вычислите точную молярную массу этого вещества (разумеется, с учетом «индекса» всякого элемента ). Позже этого определить массовую долю , поделив всеобщую молярную массу элемента на молярную массу вещества.
3. Скажем, надобно обнаружить массовую долю углерода в уксусной кислоте. Напишите формулу уксусной кислоты: СН3СООН. Для упрощения подсчетов преобразуйте ее в вид: С2Н4О2. Молярная масса этого вещества складывается из молярных масс элементов: 24 + 4 + 32 = 60. Соответственно, массовая доля углерода в этом веществе вычисляется так: 24/60 = 0,4.
4. Если надобно исчислить ее в процентном соотношении, соответственно, 0,4 * 100 = 40%. То есть в всяком килограмме уксусной кислоты содержится (примерно) 400 грамм углерода.
5. Разумеется, абсолютно аналогичным образом дозволено обнаружить массовые доли всех других элементов. Скажем, массовая доля кислорода в той же уксусной кислоте вычисляется так: 32/60 = 0,533 либо приблизительно 53,3%; а массовая доля водорода равна 4/60 = 0,666 либо приблизительно 6,7%.
6. Для проверки точности вычислений сложите процентные доли всех элементов:40% (углерод) + 53,3% (кислород) + 6,7% (водород) = 100%. Счет сошелся.
У вас есть двухсотлитровая бочка. Вы планируете ее всецело заправить дизельным топливом, которое используете для отопления своей мини-котельной. А сколько она будет весить, наполненная соляром? Теперь вычислим.
Вам понадобится
- – таблица удельной плотности веществ;
- – знание изготавливать простейшие математические вычисления.
Инструкция
1. Дабы обнаружить массу вещества по его объему, воспользуйтесь формулой удельной плотности вещества.p = m/vздесь p – удельная плотность вещества;m – его масса;v – занимаемый объем. Массу будем считать в граммах, килограммах и тоннах. Объемы в кубических сантиметрах, дециметрах и мерах. И удельную плотность, соответственно, в г/см3, кг/дм3, кг/м3, т/м3.
2. Выходит, по условиям задачи, у вас есть двухсотлитровая бочка. Это значит: бочка емкостью 2 м3. Двухсотлитровой ее называют, так как воды, с ее удельной плотностью равной единице, в такую бочку входит 200 литров.Вас волнует масса. Следственно выводите ее в представленной формуле на первое место.m = p*vВ правой части формулы незнакомо значение р – удельная плотность дизельного топлива. Обнаружьте его по справочнику. Еще проще – задать в поиск запрос в интернете «удельная плотность дизельного топлива».
3. Обнаружили: плотность летнего дизельного топлива при t = +200 С – 860 кг/м3.Подставляйте значения в формулу:m = 860*2 = 1720 (кг)1 тонна и 720 кг – столько весят 200 литров летнего дизельного топлива. Завесив заблаговременно бочку, дозволено рассчитать всеобщий вес и прикинуть мощность стеллажа под бочку с соляром.
4. В сельской местности пригодным бывает предварительно рассчитать массу нужных по кубатуре дров, дабы определиться с грузоподъемностью транспорта, на котором будут доставляться эти дрова. К примеру, вам на зиму нужен минимум в 15 куб. метров березовых дров. Ищите в справочной литературе плотность березовых дров. Это: 650 кг/м3.Вычисляйте массу, подставив значения в ту же формулу удельной плотности.m = 650*15 = 9750 (кг)Сейчас, исходя из грузоподъемности и вместимости кузова, вы можете определиться с видом транспортного средства и числом поездок.
Видео по теме
Обратите внимание!
Люди постарше огромнее знакомы с представлением удельного веса. Удельная плотность вещества – это то же, что и удельный вес.
Массовая доля вещества показывает его оглавление в больше трудной структуре, скажем, в сплаве либо смеси. Если знаменита всеобщая масса смеси либо сплава, то зная массовые доли составляющих веществ дозволено обнаружить их массы. Обнаружить массовую долю вещества, дозволено зная его массу и массу каждой смеси. Эта величина, может выражаться в дольных величинах либо процентах.
Вам понадобится
- весы;
- периодическая таблица химических элементов;
- калькулятор.
Инструкция
1. Определите массовую долю вещества, которое находится в смеси через массы смеси и самого вещества. Для этого с поддержкой весов определите массы веществ, составляющих смесь либо сплав. После этого сложите их. Полученную массу примите за 100%. Дабы обнаружить массовую долю вещества в смеси, поделите его массу m на массу смеси M, а итог умножьте на 100% (?%=(m/M)?100%). Скажем, в 140 г воды растворяют 20 г поваренной соли. Дабы обнаружить массовую долю соли, сложите массы этих 2-х веществ М=140+20=160 г. После этого обнаружьте массовую долю вещества?%=(20/160)?100%=12,5%.
2. Если требуется обнаружить оглавление либо массовую долю элемента в веществе с вестимой формулой, воспользуйтесь периодической таблицей химических элементов. По ней обнаружьте ядерные массы элементов, которые входят в состав вещества. Если один элемент встречается в формуле несколько раз, умножьте его ядерную массу на это число и сложите полученные итоги. Это будет молекулярная масса вещества. Дабы обнаружить массовую долю всякого элемента в таком веществе, поделите его массовое число в данной химической формуле M0 на молекулярную массу данного вещества M. Итог множьте на 100 % (?%=(M0/M)?100%).
3. Скажем, определите массовую долю химических элементов в медном купоросе. Медный купорос (сульфат меди II), имеет химическую формулу CuSO4. Ядерные массы элементов, входящих в его состав равны Ar(Cu)=64, Ar(S)=32, Ar(O)=16, массовые числа этих элементов будут равны M0(Cu)=64, M0(S)=32, M0(O)=16?4=64, с учетом того, что в молекуле содержится 4 атома кислорода. Рассчитайте молекулярную массу вещества, она равна сумме массовых чисел составляющих молекулу веществ 64+32+64=160. Определите массовую долю меди (Cu) в составе медного купороса (?%=(64/160)?100%)=40%. По такому же тезису дозволено определить массовые доли всех элементов в этом веществе. Массовая доля серы (S) ?%=(32/160)?100%=20 %, кислорода (О) ?%=(64/160)?100%=40%. Обратите внимание на то, что сумма всех массовых долей вещества должна составить 100%.
Массовая доля - это процентное оглавление компонента в смеси либо элемента в веществе. С задачами на вычисление массовой доли сталкиваются не только школьники и студенты. Знание вычислять процентную концентрацию вещества находит абсолютно утилитарное использование и в реальной жизни – там, где требуется составление растворов – начиная со строительства и заканчивая кулинарией.
Вам понадобится
- – таблица Менделеева;
- – формулы для расчета массовой доли.
Инструкция
1. Рассчитайте массовую долю по определению. Потому что масса вещества слагается из масс элементов, которые его составляют, то на долю всякого составляющего элемента доводится некоторая часть массы вещества. Массовая доля раствора равна отношению массы растворенного вещества к массе каждого раствора.
2. Масса раствора равна сумме масс растворителя (традиционно воды) и вещества. Массовая доля смеси равна отношению массы вещества к массе смеси, содержащей вещество. Полученный итог умножьте на 100%.
3. Обнаружьте массовую долю выхода с поддержкой формулы?=mд/mп, где mп и mд – величина полагаемого и действительного полученного выхода вещества (массы) соответственно. Вычисляйте полагаемую массу из уравнения реакции, пользуясь формулой m=nM, где n – химическое число вещества, M – молярная масса вещества (сумма ядерных масс всех элементов, входящих в вещество), либо формулой m=V?, где V- объем вещества, ? – его плотность. Число вещества в свою очередь при необходимости замените на формулу n=V/Vm либо также находите из уравнения реакции.
4. Массовую долю элемента трудного вещества вычислите с подмогой таблицы Менделеева. Сложите ядерные массы всех элементов, входящих в вещество, при необходимости домножая на индексы. Вы получите молярную массу вещества. Обнаружьте молярную массу элемента из таблицы Менделеева. Рассчитайте массовую долю , поделив молярную массу элемента на молярную массу вещества. Умножьте на 100%.
Полезный совет
Обращайте внимание на физический процесс, тот, что имеет место быть. При упаривании не рассчитывайте массовую долю, потому что раствора (воды либо другой всякий жидкости) нет. Не забывайте, что при концентрировании, напротив называемом частичным упариванием, массовая доля вещества возрастает. Если вы разбавляете концентрированный раствор, массовая доля уменьшается.
Массовая доля какого-нибудь компонента в веществе показывает, которая часть от всеобщей массы доводится на атомы именно этого элемента. Применяя химическую формулу вещества и периодическую таблицу Менделеева, дозволено определить массовую долю всего из входящих в формулу элементов. Полученная в итоге величина выражается обычной дробью либо процентами.
Инструкция
1. Если требуется по химической формуле определить массовую долю всякого элемента, составляющего ее, начните с вычисления числа атомов, которое доводится на весь из элементов. Скажем, химическую формулу этанола записывают так: CH?-CH?-OH. А химическая формула диметилового эфира – CH?-O-CH?. Число атомов кислорода (O) в всякой из формул равно единице, углерода (С) – двум, водорода (H) – шести. Обратите внимание, что это различные вещества, потому что идентичное число атомов всего элемента в их молекулах расположено по-различному. Тем не менее, массовые доли всего элемента в диметиловом эфире и этаноле будут идентичны.
2. С применением периодической таблицы определите ядерную массу всякого элемента, входящего в химическую формулу. Это число умножьте на число атомов всякого элемента, рассчитанное на предыдущем шаге. В использованном выше примере формула содержит каждого один атом кислорода, а его атомарная масса из таблицы равна 15,9994. Атомов углерода в формуле два, его атомарная масса равна 12,0108, значит, суммарный вес атомов составит 12,0108*2=24,0216. Для водорода эти цифры равны соответственно 6, 1,00795 и 1,00795*6=6,0477.
3. Определите всеобщую атомарную массу всей молекулы вещества – сложите полученные на предыдущем шаге числа. Для диметилового эфира и этанола эта величина должна быть равна 15,9994+24,0216+6,0477=46,0687.
4. Если итог требуется получить в долях единицы, составьте для всякого элемента, входящего в формулу, индивидуальную дробь. В ее числителе должна стоять величина, рассчитанная для этого элемента на втором шаге, а в знаменатель всей дроби поставьте число из третьего шага. Полученную обычную дробь дозволено округлить до надобной степени точности. В использованном выше примере массовая доля кислорода составляет 15,9994/46,0687?16/46=8/23, углерода – 24,0216/46,0687?24/46=12/23, водорода – 6,0477/46,0687?6/46=3/23.
5. Для приобретения итога в процентах полученные обычные дроби переведите в формат десятичных и увеличьте в сто раз. В использованном примере массовая доля кислорода в процентах выражается числом 8/23*100?34,8%, углерода – 12/23*100?52,2%, водорода – 3/23*100?13,0%.
Видео по теме
Обратите внимание!
Массовая доля не может быть огромнее единицы либо, если она выражается в процентах, огромнее 100%.
С XVII в. химия перестала быть описательной наукой. Ученые-химики стали широко использовать методы измерения различных параметров вещества. Все более совершенствовалась конструкция весов, позволяющих определять массы образцов для газообразных веществ, помимо массы, измеряли также объем и давление. Применение количественных измерений дало возможность понять сущность химических превращений, определять состав сложных веществ.
Как вы уже знаете, в состав сложного вещества входят два или более химических элемента. Очевидно, что масса всего вещества слагается из масс составляющих его элементов. Значит, на долю каждого элемента приходится определенная часть массы вещества.
Массовая доля элемента в веществе обозначается латинской строчной буквой w (дубль-вэ) и показывает долю (часть массы), приходящуюся на данный элемент в общей массе вещества. Эта величина может выражаться в долях единицы или в процентах (рис. 69). Конечно, массовая доля элемента в сложном веществе всегда меньше единицы (или меньше 100%). Ведь часть от целого всегда меньше целого, как долька апельсина меньше всего апельсина.
Рис. 69.
Диаграмма элементного состава оксида ртути
Например, в состав оксида ртути HgО входят два элемента - ртуть и кислород. При нагревании 50 г этого вещества получается 46,3 г ртути и 3,7 г кислорода. Рассчитаем массовую долю ртути в сложном веществе:
Массовую долю кислорода в этом веществе можно рассчитать двумя способами. По определению массовая доля кислорода в оксиде ртути равна отношению массы кислорода к массе оксида ртути:
Зная, что сумма массовых долей элементов в веществе равна единице (100%), массовую долю кислорода можно вычислить по разности:
Для того чтобы найти массовые доли элементов предложенным способом, необходимо провести сложный и трудоемкий химический эксперимент по определению массы каждого элемента. Если же формула сложного вещества известна, та же задача решается значительно проще.
Для расчета массовой доли элемента нужно его относительную атомную массу умножить на число атомов данного элемента в формуле и разделить на относительную молекулярную массу вещества.
Например, для воды (рис. 70):
Давайте потренируемся в решении задач на вычисление массовых долей элементов в сложных веществах.
Задача 1. Рассчитайте массовые доли элементов в аммиаке, формула которого NH 3 .
Задача 2. Рассчитайте массовые доли элементов в серной кислоте, имеющей формулу H 2 SО 4 .
Чаще химикам приходится решать обратную задачу: по массовым долям элементов определять формулу сложного вещества.
То, как решаются подобные задачи, проиллюстрируем одним историческим примером.
Задача 3. Из природных минералов - тенорита и куприта (рис. 71) были выделены два соединения меди с кислородом (оксиды). Они отличались друг от друга по цвету и массовым долям элементов. В черном оксиде (рис. 72), выделенном из тенорита, массовая доля меди составляла 80%, а массовая доля кислорода - 20%. В оксиде меди красного цвета, выделенного из куприта, массовые доли элементов составляли соответственно 88,9% и 11,1% . Каковы же формулы этих сложных веществ? Решим эти две несложные задачи.
Рис. 71. Минерал куприт
Рис. 72. Оксид меди черного цвета, выделенный из минерала тенорита
3. Полученное соотношение нужно привести к значениям целых чисел: ведь индексы в формуле, показывающие число атомов, не могут быть дробными. Для этого полученные числа надо разделить на меньшее из них (в нашем случае они равны).
А теперь немного усложним задачу.
Задача 4. По данным элементного анализа, прокаленная горькая соль имеет следующий состав: массовая доля магния 20,0%, массовая доля серы - 26,7% , массовая доля кислорода - 53,3% .
Вопросы и задания
- Что называется массовой долей элемента в сложном веществе? Как рассчитывается эта величина?
- Рассчитайте массовые доли элементов в веществах: а) углекислом газе СО 2 ; б) сульфиде кальция CaS; в) натриевой селитре NaNО 3 ; г) оксиде алюминия А1 2 О 3 .
- В каком из азотных удобрений массовая доля питательного элемента азота наибольшая: а) хлориде аммония NH 4 C1; б) сульфате аммония (NH 4) 2 SО 4 ; в) мочевине (NH 2) 2 СО?
- В минерале пирите на 7 г железа приходится 8 г серы. Вычислите массовые доли каждого элемента в этом веществе и определите его формулу.
- Массовая доля азота в одном из его оксидов равна 30,43%, а массовая доля кислорода - 69,57%. Определите формулу оксида.
- В средние века из золы костра выделяли вещество, которое называли поташ и использовали для варки мыла. Массовые доли элементов в этом веществе составляют: калий - 56,6%, углерод - 8,7%, кислород - 34,7%. Определите формулу поташа.
