Химическое количество вещества. Молярная масса. Молярный объем

Общие положения
В химии, как и в других естественных науках, используют физическую величину, характеризующую число частиц в рассматриваемой порции вещества. Эта физическая величина называется количеством вещества или, как следует называть ее при химических расчетах, — химическое ко­личество вещества.
Химическое количество вещества - физическая величина, пропорциональная числу структурных единиц, содержащихся в данной порции вещества.
Химическое количество вещества обозначают латинской бук­вой n.
Единицей химического количества вещества является моль.
Моль - порция вещества (т. е. такое его химическое коли­чество), которая содержит столько же структурных единиц, колько атомов содержится в углероде массой 0,012 кг.

Число (N) атомов в порции углерода массой 0,012 кг легко опре­делить, зная массу одного атома углерода (19,94 • 10^-27 кг):

N = 0,012кг/19,94 *10^-27кг=6,02*10²³ (атомов)

Следовательно, в углероде массой 0,012 кг содержатся 6,02 • 10²³ атомов углерода и эта порция составляет 1 моль. Столько же струк­турных единиц содержится в 1 моль любого вещества.

N_a = 6,02 • 10²³ моль^-1 (Постоянная Авогадро)

Определяется число структурных единиц по формуле: N = N_a • n

Пример: 

Пример 1. Определите число молекул, содержащихся в серной кислоте химическим количеством 3 моль.

Дано: n(H2SO4) = 3 моль N(H2SO4) — ?

Решение
N = N_a • n;

N (H₂SO₄) = N_a • n(H₂SO₄) =

= 6,02 • 10²³ молекул/моль • 3 моль =

= 18,06 • 10²³ молекул.

Ответ: в серной кислоте химическим количеством 3 моль число молекул составляет 18,06 • 10²³.

Молярная масса

Вы знаете, что одинаковое химическое количество любых веществ содержит одно и то же число структурных единиц. Но у каждого ве­щества его структурная единица имеет собственную массу. Поэтому и массы одинаковых химических количеств различных веществ тоже будут различны.

Молярная масса - это масса порции вещества химическим количеством 1 моль.

Молярная масса вещества Х обозначается символом М(Х). Она равна отношению массы данной порции вещества m(Х) (в г или кг) к его химическому количеству n(Х) (в моль):

                                                  M(X)=m(X)/n(X)

Молярная масса выражается в кг/моль,но чаще используется дольная единица — г/моль.

Молярная масса любого вещества, если она выражена в г/моль, численно равна его относительной молекулярной (фор­мульной) массе.

Молярная масса является важной характеристикой каждого отдельного вещества. Она отражает зависимость между массой и химическим количест­вом вещества. Зная одну из этих ве­личин, можно определить вторую — массу по химическому количеству:

m(Х) = n(Х) • М(Х)

и, наоборот, химическое количество по массе:

n(Х) = m (X)/M(X),

а также число структурных единиц:

N(X) = n(Х) • Na.

В отличие от твердых и жидких веществ все газообразные ве­щества химический количеством 1 моль занимают одинаковый объем (при одинаковых условиях). Эта величина называется мо­лярным объемом и обозначается V_m.

Подобно Молярной массе, молярный объем газа равен отношению объема данного газообразного вещества V(X) к его химическому ко­личеству п(Х):

V_m =V(X) / n(X)

Пример 1. Вычислите химическое количество SiO₂, масса кото­рого равна 240 г.

Дано: m(SiO2) = 240 г n(SiO2) — ?  Решение  n(SiO2) = m (SiO2)/M(SiO2),

М(SiO2)=60 г/моль

n(SiO2) =240г / 60г/моль= 4 моль

Ответ: 4 моль

Пример 2. Определите массу серной кислоты H₂SO₄, химическое количество которой 2,5 моль.

Дано:

n(H₂SO₄) = 2,5 моль

m(H₂SO₄) — ? 

Решение 

m(H₂SO₄) = n(H₂SO₄) • М(H₂SO₄)

M(H₂SO₄)= 98 г/моль

m(H₂SO₄) = 2,5 моль •98 г/моль=245 г

Ответ: 245 г

Пример 3. Сколько молекул CO₂ и сколько атомов кислорода со­держится в углекислом газе массой 110 г?

Дано:

m(CO₂) = 110 г

N(CO₂) — ? 

Решение 

N(CO₂) = n(CO₂) • Na.

n(CO₂) = m (CO₂)/M(CO₂),

M(CO₂)= 44 г/моль

n(CO₂) =110г / 44 г/моль= 2,5 моль

N(CO₂) = 2,5* 6,02 • 10²³ молекул/моль= 15,05 • 10²³ молекул

Ответ: Ответ: в углекислом газе массой 110 г содержится 15,05 • 10²³ молекул CO_2.

Пример 4. Какой объем занимает кис. род химическим количест­вом 5 моль при нормальных условиях?

Дано:

n(O₂) = 5 моль

V(O₂) — ? 

Решение 

V(O₂) =Vm*n(O₂)= 22,4 дм³/моль* 5 моль=112 дм³

Ответ: объем кислорода химическим количеством 5 моль при н. у. равен 112 дм³.

Вопросы и задания:

1.      Определите число структурно е.иниц, содержащихся в: а) CaCO₃ химическим количество’ 5 моль; б) NaOH химичес­ким количеством 0,2 моль; в) H3PО₄ химическим количеством

1,3               моль.

2.    Рассчитайте число молекул, содержащихся в воде химичес­ким количеством 4 моль. Сколько атомов водорода и кислорода содержится в этой порции воды?

3.     Чему равна масса веществ химическим количеством:а) з моль железа; б) десять молей аюминия; в) 0,5 моль НСl; г)   2 моль CuSO₄; д) 0,1 моль питьевой соды NaHCO3?

4.       Какой объем занимает при н. у. водород H₂ химическим количеством:а)   з моль; б) 0,4 моль, а также массой: в) 10 г; г) 120 г?