Файл: КР ТИ_КИ.doc

2Ar(H) = 2 · 1,00797 = 2,01594

Ar(O) = 1 · 15,9994 = 15,9994

Mr(H₂O) = 18,01534 или Mr(H₂O) = 18.

Полученное число показывает, во сколько раз масса молекулы H₂O больше 1/12 массы ¹²С.

Количество вещества определяется числом структурных единиц (атомов, молекул, ионов и др.) этого вещества. Единицей количества вещества является моль.

Моль – это количество вещества, содержащее столько структурных единиц (молекул, атомов, ионов и др.), сколько атомов содержится в 0,012 кг изотопа углерода ¹²С.

Зная массу одного атома углерода (19,93 ·10^-27 кг), можно вычислить число атомов N_А в 0,012 кг углерода:

N_А =

Это число называется постоянной Авогадро, показывает число структурных единиц в моле любого вещества.

Молярная масса вещества (М) – это масса одного моля, равная отношению массы к количеству вещества.

М = ,

где m – масса вещества, г;

- количество вещества, моль.

Молярная масса имеет размерность г/моль или кг/моль.

Молярную массу вещества легко вычислить, зная массу молекулы.

Например, масса молекулы воды равна 2,99·10^-26 кг, то молярная масса М(H₂O) = 2,99·10^-26 кг · 6,02·10²³ г/моль = 0,018 кг/моль.

Численное значение молярной массы равно относительной молекулярной или атомной массе.

Например: M(H₂O) = 18 г/моль; Mr(H₂O) =18

M(H₂SO₄) = 98 г/моль; Mr(H₂SO₄) = 98.

Отсюда, зная молярную массу вещества, легко определить массу атома или молекулы этого вещества, разделив молярную массу на число Авогадро (N_A). Например: m(O) =

m(H₂O) =

Пример 1. Определите количество вещества брома Br₂, содержащегося в молекулярном броме массой 12,8 г.

Решение.

Молярная масса Br₂ составляет:

М(Br₂) = 2М(Br) = 2·80 = 160 г/моль

Определяем количество вещества Br₂

Пример 2.Сколько молекул содержится в молекулярном йоде массой 50,8 г?

Решение.

Молярная масса йода составляет

М(J₂) = 2М(J) = 2·127 = 254 г/моль

Определяем количество вещества J₂

Используя число Авогадро (N_A), находим число (n) молекул J₂.

N(J₂) = (J₂)N_A = 0,26,0210²³ = 1,210²³ молекул.

Эквивалент – это реальная или условная частица вещества, которая соответствует одному иону (атому) водорода в ионно–обменных реакциях, или одному электрону в окислительно–восстановительных реакциях.

Молярная масса эквивалента – это масса одного моля эквивалента.

Обозначается М(1/z B) – г/моль.,

где 1/z - фактор эквивалентности;

z - число эквивалентности;

В – вещество.

(1/z B) – количество эквивалентов вещества, (моль).

М(1/z В) – молярная масса эквивалента вещества В, (г/моль).

Например:

;

.

2. Основные законы химии

Закон сохранения массы вещества. Масса веществ, вступающих в реакцию, равна массе веществ, образующихся в результате реакции.

Например, Н₂ + Сl₂ = 2HCl

Так как атомы имеют постоянную массу, то не меняется масса веществ до и после реакции.

Закон постоянства состава

Каждое химически чистое вещество имеет один и тот же качественный и количественный состав независимо от способа его получения.

Например: 2H₂ + O₂ = 2H₂O

NaOH + HCl = NaCl + H₂O

CH₄ + 2O₂ = CO₂ + 2H₂O

Во всех реакциях состав H₂O: (ω(H)=1,11%; ω(О)=88,89%).

Закон эквивалентов

Вещества взаимодействуют друг с другом в количествах, пропорциональных их эквивалентам, т.е. моль эквивалентов одного вещества реагирует с одним молем эквивалентов другого вещества.

Например, в реакции 1/3Al + HCl = 1/3AlCl₃ + 1/2H₂ один моль эквивалентов алюминия (1/3 моль Al) реагирует с одним молем эквивалентов кислоты (1 моль HCl) с образованием одного моля эквивалентов хлорида алюминия (1/3 моль AlCl₃) и одного моля эквивалентов водорода (1/2 моль Н₂).

Математическое выражение закона эквивалентов:

,

где m(A) и m(B) – массы взаимодействующих веществ А и В, г;

М(1/z А) и М(1/z В) – молярные массы эквивалентов этих веществ, г/моль.

Если одно из веществ является газом, то закон эквивалентов принимает вид:

,

где V_o(В) – объем газа (при н.у.), л;

V_экв(В) – объем моля эквивалентов газа, л.

Определяется как , где V_o – молярный объем газа, л.

Пример 3.Определите молярную массу эквивалента металла, если при взаимодействии металла массой 7,20г с хлором была получена соль массой 28,20г. Молярная масса эквивалента хлора – 35,45 г/моль.

Решение. Находим массу хлора.

m(Cl) = m(соли) – m(Me) = 28,20 – 7,20 = 21,00 г

По закону эквивалентов определяем молярную массу эквивалента металла.

Пример 4. На восстановление оксида металла массой 1,8 г израсходован водород объемом (н.у.) 833 см³. Вычислите молярные массы эквивалентов оксида и металла.

Решение. По закону эквивалентов определяем молярную массу эквивалента оксида, зная что V_экв(Н₂) = 11,2 л /моль

M(1/zMe) = M(1/z окс) – M(1/z O) =24,2 – 8,0 = 16,2 г/моль.

Состояние газа характеризуется его температурой, давлением и объемом. Если температура газа равна 273 К (0^оС), а давление 101,3 кПа (760 мм.рт.ст.), то условия, при которых находится газ, называются нормальными. Объем, занимаемый газом при этих условиях, принято обозначать через V_o, а давление через Р_о.

При нормальных условиях 1 моль различных газов занимает объем, равный 22,4 л ·моль^-1.

Этот объем называют мольным объемом газа (V_m). Мольный объем газа (V_m) – это отношение объема газа к его количеству:

,

где V_m – мольный объем газа ( л/моль);

V_o –объем газа ( л);

 - количество газа (моль).

В равных объемах газов при одинаковых условиях содержится одинаковое число молекул, а следовательно, и молей газов. Отношение масс данных объемов газов равно отношению их молярных масс:

m₁: m₂ = M₁ : M₂,

где m₁ и m₂ – массы газов, г;

M₁ и M₂ – их молярные массы, г/моль.

Отношение массы определенного объема одного газа к массе такого же объема другого газа (взятых при одинаковых условиях) называют плотностью первого газа по второму (обозначается буквой Д).

Отсюда Д = иM₁ = ДМ₂

Обычно плотность газа определяют по водороду (обозначается ), молярная масса которого 2 г/моль, или по воздуху (обозначают Д_(В)), средняя молярная масса которого равна 29 г/моль. Отсюда, молярная масса вещества в газообразном состоянии равна: М = 2или М = 29Д_(В).

Пример 5. Относительная плотность галогеноводорода по воздуху равна 2,8. Определите плотность этого газа по водороду и назовите его.

Решение. Определяем молярную массу галогеноводорода(НГ).

М(НГ) = 29Д_(В) = 29  2,8 = 81 г/моль.

Далее находим молярную массу галогена.

М(Г) = М(НГ) – М(Н) = 81 – 1 = 80 г/моль.

Следовательно, галоген-бром, а газ-бромоводород.

Вычисляем плотность HBr по водороду:

Зависимость между объемом газа, давлением и температурой выражается уравнением Клапейрона:

,

где P,V – давление и объем при данной температуре, Т;

P_о, V_о, Т_о – давление, объем и температура при нормальных условиях.

Пример 6. При температуре 25^оС и давлении 99,3 кПа некоторое количество газа занимает объем 152 см³. Определите, какой объем будет занимать этот газ при нормальных условиях.

Решение. Используя уравнение Клапейрона получаем:

V_о = .

Пример 7. Какой объем (л) займет при температуре 20^оС и давлении 250 кПа аммиак массой 51 г?

Решение. Определяем количество вещества аммиака:

(NH₃) =

Объем газа при нормальных условиях составит:

V₀(NH₃) = V_m  ν(NH₃) = 22,4  3 = 67,2 (л).

Далее по уравнению Клапейрона определяем объем аммиака при данных условиях задачи:

V(NH₃) = .

Для любого газа количеством 1 моль величина постоянна, одинакова и ее называют универсальной газовой постояннойR. Она имеет различные значения. Так, если давление измерено в Па, а объем в м³, то R = 8,31Джмоль^-1К^-1 (1Дж=Пам³). Если давление в мм.рт.ст., а объем в (л), то R = 62,36 мм.рт.ст.лмоль^-1К^-1. Уравнение Клапейрона принимает вид PV=RT (для ν=1 моль).

Для -молей газа: