Часть I: Формулы и названия

Е.А.Зеляева

Базы общей химии в задачках и упражнениях

Учебно-методическое пособие

Под редакцией д.х.н. Лилеева А.С.

Москва 2010 г.


Раздел I: Главные понятия и простые расчеты

Все законы химии базируются на атомно-молекулярном учении, в связи с чем основополагающими понятиями в химии являются понятия атома и молекулы.

Атомом именуется мелкая Часть I: Формулы и названия частичка хим элемента, сохраняющая его хим характеристики.

Атом каждого элемента состоит из ядра, масса которого складывается из определенного количества протонов и нейтронов, и крутящихся вокруг него электронов, число которых равно числу протонов, т.е. заряду ядра. Заряд ядра равен порядковому номеру элемента в Повторяющейся системе Д.И. Менделеева и является величиной Часть I: Формулы и названия, определяющей хим характеристики элемента. К примеру, порядковый номер цинка – 30, это значит, что ядро его атома содержит 30 протонов, заряд ядра равен +30, число электронов в атоме цинка – 30. Атомы, владеющие схожим зарядом ядра (и, как следует, тождественными хим качествами), но различным числом нейтронов, именуются изотопами.

Элементом именуется вид атомов, характеризующихся Часть I: Формулы и названия определенной величиной положительного заряда ядра.

Все открытые на Земле элементы систематизированы в таблице Д.И. Менделеева. Они разделяются на металлы и неметаллы. Каждый элемент имеет свое заглавие и знак (к примеру, Na – натрий, Р – фосфор).

Все вещества делятся на обыкновенные и сложные. Для большинства из их мельчайшей частичкой является молекула Часть I: Формулы и названия, которая состоит из атомов, число которых и обоюдное размещение в молекуле определяют характеристики вещества.

Молекула – это меньшая частичка вещества, владеющая его хим качествами.

Молекулы могут состоять из атомов 1-го либо нескольких частей.

Сложное вещество, либо соединение – это вещество, состоящее из атомов разных частей.

Молекула вещества изображается хим формулой Часть I: Формулы и названия, состоящей из знаков частей, входящих в ее состав, с указанием числа атомов каждого элемента. К примеру, формула воды - (два элемента: водород и кислород) формула соды - (три элемента: натрий, углерод, кислород).

Обычное вещество – это вещество, в состав которого входят атомы 1-го элемента.

Обыкновенные вещества могут состоять из атомов, молекул Часть I: Формулы и названия, также иметь более сложную структуру.

Большая часть обычных веществ, независимо от их микроструктуры, принято обозначать только одним эмблемой образующего их элемента, Э. К примеру, сера – , углерод – , фосфор – , медь – , калий – , кальций – , марганец – , магний – .

Некие обыкновенные вещества состоят из двухатомных молекул и имеют формулу . Это: водород - , азот - , кислород - , фтор - , хлор – , бром - , йод Часть I: Формулы и названия - .

Элемент кислород образует очередное обычное вещество, озон, молекула которого состоит из 3-х атомов, .

Атомы 1-го и такого же элемента могут создавать несколько обычных веществ, разных по своим свойствам. Это явление именуется аллотропией, а вещества – аллотропическими модификациями. Аллотропические модификации отличаются друг от друга или разным числом атомов в молекуле, к Часть I: Формулы и названия примеру, кислород О2 и озон О3, или разной кристаллической структурой, к примеру, углерод, алмаз и карбин, хим символ которых – С.

Понятие «простое вещество» нельзя отождествлять с понятием «химический элемент». Так, азотная кислота, , состоит не из обычных веществ водорода ( ), азота ( ) и кислорода ( ), а из частей водорода ( ), азота ( ) и кислорода ( ).

Хим формула сложного Часть I: Формулы и названия вещества показывает не только лишь на высококачественный, да и на количественный состав соединения. К примеру, формула серной кислоты - . Это значит, что молекула этого вещества состоит из 1-го атома серы, 2-ух атомов водорода и 4 атомов кислорода. Соотношение меж числом атомов разных частей в молекуле определяется валентностью этих частей Часть I: Формулы и названия.

Валентность элемента – это способность его атомов соединяться с другими атомами в определенных соотношениях.

Валентность – сложное понятие, его современное значение будет выяснено при исследовании теории строения вещества.

Вместе с валентностью употребляется понятие степень окисления.

Степень окисления – это условный заряд атома данного элемента в соединении, вычисленный, исходя из догадки, что все атомы в Часть I: Формулы и названия молекуле ионизированы, т.е. имеют заряд.

Степень окисления может иметь положительное, отрицательное и нулевое значения, которые обычно ставятся над эмблемой элемента сверху. К примеру, . Степень окисления неких частей в обычных субстанциях равна нулю , .

Степень окисления неких частей в их соединениях имеет неизменное значение. К этим элементам относятся Часть I: Формулы и названия: кислород , алюминий , все элементы I группы Повторяющейся системы Д.И. Менделеева (степень окисления ), а так же II группы (степень окисления ), кроме меди, золота и ртути, которые имеют переменную степень окисления ( , , , , , ). Следует также уяснить водород, который имеет степень окисления, равную , во всех соединениях, не считая гидридов, в каких степень Часть I: Формулы и названия окисления водорода равна ( , ), также галогены, которые имеют степень окисления , когда они входят в состав галогеноводородных кислот либо их солей ( , , , ).

Степень окисления большинства частей имеет переменное значение, к примеру, , , , , .

Обилие положительных степеней окисления проявляется у частей 4 – 8 групп Повторяющейся системы. При всем этом наибольшая положительная степень окисления не может быть больше Часть I: Формулы и названия номера группы. К примеру, азот находится в 5 группе, его положительная степень окисления не может приравниваться .

В неорганических соединениях степени окисления и валентности частей численно совпадают, но обозначаются по-разному. Степень окисления записывается арабской цифрой с указанием знака ( либо ), а валентность обозначается соответственной римской цифрой.

Так, степень окисления в и равны соответственно Часть I: Формулы и названия и . В сера двухвалентна, (II), а в – четырехвалентна, (IV).

Алгебраическая сумма степеней окисления атомов в соединениях всегда равна нулю, а в сложном ионе – заряду иона.

В качестве примера разглядим серную кислоту. Элементы, составляющие молекулу серной кислоты, , имеют последующие степени окисления: водород , кислород , сера . Суммарный отрицательный заряд равен восьми (четыре атома Часть I: Формулы и названия кислорода, каждый со степенью окисления, равной ), суммарный положительный заряд также равен восьми (два атома водорода со степенью окисления и один атом серы со степенью окисления ).

Для того, чтоб найти неведомую степень окисления элемента в соединении, нужно подсчитать сумму положительного и отрицательного зарядов атома частей с известными степенями Часть I: Формулы и названия окисления. Разность меж ними даст величину разыскиваемой степени окисления.

Пример 1. Найти степень окисления марганца в марганцовой кислоте .

Решение. Проставим известные степени окисления: . Сумма всех степеней окисления должна быть равна нулю. Обозначим степень окисления марганца через . Составим алгебраическое уравнение, беря во внимание, что в формуле марганцовой кислоты один атом Часть I: Формулы и названия водорода и четыре атома кислорода

Отсюда степень окисления марганца равна .

Пример 2. Найти степень окисления хрома в дихромате калия .

Решение. Как и в прошлом примере, подставим известные степени окисления

( ) и составим алгебраическое уравнение. Беря во внимание, что в молекуле два атома хрома, суммарный заряд атомов хрома обозначим

Отсюда степень окисления хрома в равна .

Упражнение Часть I: Формулы и названия. Укажите степени окисления атомов всех частей в формулах последующих соединений:

1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.

Массы атомов и молекул очень малы (10-25 – 10-20г) и воспользоваться ими при расчетах неловко. Потому в химии введены относительные величины масс атомов и молекул, которые именуются атомными либо соответственно молекулярными массами. В качестве единицы измерения принята равная 1/12 массы атома изотопа Часть I: Формулы и названия углерода .

Относительной массой элемента (сокращенно атомной массой) именуется отношение средней массы атома при его природном изотопном составе к массы атома углерода .

Атомные массы частей обозначаются и определяются из таблицы Д.И. Менделеева, при этом их значения принято округлять до целого числа. Исключение составляет масса элемента хлора, равная .

Относительной Часть I: Формулы и названия молекулярной массой (молекулярной массой) вещества именуется масса молекулы, выраженная через атомные массы частей, входящих в ее состав, с учетом их числа.

Молекулярная масса обозначается .

Пример 3. Найти молекулярную массу сульфата натрия

Решение. Из Повторяющейся таблицы Д.И. Менделеева определяем атомные массы каждого элемента, входящего в состав молекулы : .

Молекулярная масса Часть I: Формулы и названия будет равна

Важной количественной единицей в химии является величина, именуемая молем.

Моль – это количество вещества, содержащее столько молекул, атомов, ионов либо других структурных единиц, сколько содержится атомов в 12 г изотопа углерода 12С.

В одном моле хоть какого вещества содержится 6,02×1023 структурных единиц. Число 6,02×1023 именуется числом Авогадро.

Применяя понятие «моль», нужно в каждом Часть I: Формулы и названия определенном случае указывать, какие конкретно структурные единицы имеются в виду. К примеру, следует различать моль атомов Н, моль молекул Н2, моль ионов Н+. В моле атомов, молекул, ионов водорода содержится атомов, молекул, ионов водорода соответственно.

Масса 1 моль вещества именуется молярной (либо мольной) массой и выражается в г/моль.

Численно масса 1 моль Часть I: Формулы и названия всех структурных единиц равна массе этой структурной единицы, выраженной в относительных единицах массы.

Необходимо подчеркнуть, что термин «моль молекул» не употребляется. Называя количеством личного вещества, молвят: моль какого-то вещества, к примеру, моль сульфата натрия ( ), моль кислорода (т.к. моль газа кислорода ), но! – моль атомов кислорода Часть I: Формулы и названия ( ).

Каковой количественный состав сложного вещества?

Состав сложного вещества определяется его формулой. К примеру, молекула метана состоит из 1-го атома углерода и 4 атомов водорода. В 10 молекулах метана будет содержаться атомов и атомов , а в молекулах – атомов и атомов ( - число Авогадро, ). Так как число Авогадро всех частиц составляет моль этих частиц, то Часть I: Формулы и названия это значит, что в моле содержится моль атомов углерода и моль атомов водорода.

Таким макаром, если молекула вещества состоит из определенного числа атомов (1-го либо различных частей), то моль этого вещества состоит из того же числа молей атомов тех же видов. Если молекула вещества состоит из ионов, то моль этого вещества Часть I: Формулы и названия состоит из молей этих ионов.

Масса 1 моль вещества именуется молярной (либо мольной) массой и выражается в . Численно масса 1 моль всех структурных единиц равна массе этой структурной единицы, выраженной в относительных единицах массы. Молярная масса обозначается .

Пример 4: Найти молярную массу хлорида кальция, .

Решение: Атомные массы кальция и хлора равны Часть I: Формулы и названия 40 и 35,5 соответственно, как следует, молекулярная масса хлорида кальция составляет

. Означает, молярная масса хлорида кальция

.

Зная хим формулу вещества и его массу, можно найти его количество, т.е. число молей этого вещества, находящееся в данной массе. Для этого нужно поделить массу соединения на его молярную массу.

Пример 5. Масса серной кислоты составляет г. Найти Часть I: Формулы и названия количество .

Решение. Поначалу определим молярную массу . Она составляет:

Число молей будет равно

Одним из важных законов химии является закон всепостоянства состава.

Всякое химически незапятнанное личное вещество, независимо от метода его получения, имеет неизменный высококачественный и количественный состав.

Исходя из представлений атомно-молекулярной теории это значит, что каждое Часть I: Формулы и названия химически незапятнанное вещество состоит из схожих молекул, в состав которых входят атомы определенных частей. При всем этом соотношение меж числом атомов каждого элемента и, как следует, соотношение меж их массами определяются молекулярной формулой вещества и остаются неизменными независимо от количества вещества и метода его получения.

Знак, обозначающий обычное вещество Часть I: Формулы и названия, либо формула сложного соединения дают целый ряд сведений об этих субстанциях. При всем этом как знак, так и формулу вещества можно интерпретировать двойственно.

Пример 6: Что значит написанный раздельно знак ?

1) Знак значит, что это 1 атом элемента натрия с атомной массой .

Знак значит, что это 1 моль обычного вещества натрия, состоящего из Часть I: Формулы и названия атомов натрия, и что его молярная масса равна .

Пример 7: Что значит формула ?

2) Формула значит, что это молекула оксида натрия, которая состоит из 2-ух атомов натрия, каждый с атомной массой , и 1-го атома кислорода с атомной массой . Молекулярная масса равна

.

Формула значит, что это – 1 моль сложного вещества оксида натрия, содержащий число Авогадро молекул . В Часть I: Формулы и названия одном моле содержатся 2 моль атомов и 1 моль атомов . Два моля атомов содержат атомов и имеют массу Один моль атомов содержит атомов и имеет массу молярная масса равна

.

Таким макаром, формула личного вещества дает полную характеристику его высококачественного и количественного состава, что позволяет создавать разные расчеты, нужные для осознания Часть I: Формулы и названия хим процессов, также для решения практических задач.

Пример 8: Найти массу хлора, содержащегося в 0,3 моль .

Решение: В одной молекуле содержится 1 атом хлора, как следует, в одном моле будет содержатся один моль атомов хлора, масса которого равна 35,5 г. Составим пропорцию

Отсюда

Пример 9: Какое количество азотной кислоты, , содержит 10 г кислорода?

Решение: Сначала Часть I: Формулы и названия следует осознавать, что в азотной кислоте содержится не газ кислород , а элемент кислород ( ).

Формула азотной кислоты , как следует, в состав одной молекулы ее входят три атома кислорода, а в 1 моль – 3 моль атомов , которые имеют массу

Составим пропорцию:

.

Пример 10: Какая масса водорода содержит молекул?

Решение: Из вопроса ясно, что идет речь о газе Часть I: Формулы и названия водороде, , моль водорода имеет массу 2 г и содержит молекул. Составим пропорцию:

Отсюда

Пример 11: Какую наивысшую массу железа можно получить восстановлением 1 кг ?

Решение: Молярные массы и составляет соответственно , . В моле содержатся 3 моля атомов . Составим пропорцию:

Отсюда

Задачки I:

11. Сколько молей атомов хрома содержится в 2х молях бихромата калия Часть I: Формулы и названия ?

  1. Найти количество карбоната кальция, , если в нем содержится 9 моль атомов кислорода?
  2. В каком количестве сернистой кислоты, , будет содержаться молекул?
  3. Сколько граммов калия содержится в 2-ух молях фосфата калия, ?
  4. Найти формулу вещества, если в моле этого вещества содержится атомов алюминия и атомов серы.
  5. Формула вещества . Сколько молей атомов каждого Часть I: Формулы и названия элемента содержится в 1,5 молях этого вещества?
  6. Найти молярную массу вещества, если молекула этого вещества имеет массу граммов.
  7. Сколько атомов кислорода заходит в состав 1 молекулы вещества, если в 1 моле этого вещества содержится атомов кислорода?
  8. Моль вещества состоит из 55 граммов марганца и атомов кислорода. Найти формулу вещества.
  9. Найти формулу вещества, если 1 моль его Часть I: Формулы и названия содержит 71 гр хлора и 112 граммов кислорода.

Обыкновенные вещества и хим соединения могут находиться в 3-х агрегатных состояниях – жестком, водянистом и газообразном. Всякое личное вещество, независимо от его агрегатного состояния, имеет неизменный состав, определяемый его хим формулой и, соответственно, молярную массу. Газы имеют еще одну важную количественную характеристику, базирующегося на Часть I: Формулы и названия законе Авогадро.

В равных объемах всех газов, взятых при одних и тех же критериях (температуре и давлении) содержится однообразное число молекул.

В согласовании с законом Авогадро одно и то же число молекул газа занимает при схожих критериях один и тот же объем. С другой стороны, 1 моль хоть какого Часть I: Формулы и названия вещества, в том числе и газообразного, содержит по определению число молекул, равное числу Авогадро, .

Из уравнения состояния безупречного газа следует, что при обычных критериях (давлении Па и температуре 273 К) 1 моль газа занимает объем 22,4 л, который именуется мольным (молярным) объемом газа (22,4 ).

Молярный объем (при н.у.) относится только к газам Часть I: Формулы и названия и не может употребляться для свойства объема жидкостей.

Таким макаром, один моль хоть какого личного вещества имеет массу моля, в нем содержится число Авогадро ( ) частиц и, если это вещество – газ, то его объем при обычных критериях равен 22,4 л:

Обозначенные соотношения позволяют делать различные расчеты и, сначала, определять количество вещества 𝑣.

Пример Часть I: Формулы и названия 12: Имеется 2,8 грамма газа этилена, , найти его объем и число молекул в его составе.

Решение:

1 метод: Определим число молей, содержащихся в 2,8 граммах этилена. Масса моля этилена .

Объем газа составит , а число молекул .

2 метод: Исходя из соотношения (А), составим две пропорции для определения объема и числа молекул .

.

Пример 13: Найти молярную Часть I: Формулы и названия массу газа, если 1,1 г его занимает объем 560 мл (н.у.).

Решение: 1 моль данного газа имеет массу моля и объем 22,4 л, а масса этого газа, равная 1,1 г, имеет объем 560 мл=0,56 л. Составим пропорцию:

.

Пример 14: Сколько граммов водорода содержится в 112 мл аммиака ?

Решение: В 1 моле аммиака содержится 3 моль атомов водорода, т.е. 3 грамма Часть I: Формулы и названия . 1 моль занимает объем 22,4 л. Составим пропорцию

.

Задачки II.

21. Сколько молей атомов азота содержится в 0,4 г нитрата аммония (NH4NO3)? Какова масса этого количества азота?

  1. Где содержится больше молекул, в 1 литре воды либо в 1 литре (н.у.) водорода?
  2. Обусловьте количество фосфора, содержащегося в 8,75 г фосфата кальция?
  3. В каком объеме хлора Часть I: Формулы и названия (обычные условия) содержится столько же молекул, сколько их содержится в 49 г серной кислоты?
  4. Сколько моль газов содержится в консистенции, состоящей из 6,72 л азота и 5,6 л оксида углерода (IV)? Объемы газов измерены при обычных критериях.
  5. Масса 200 мл газа (обычные условия) равна 0,232 г. Обусловьте молярную массу этого газа.
  6. Какой объем при обычных Часть I: Формулы и названия критериях занимают 27 1021 молекул газа?
  7. Где содержится больше атомов водорода: в 2-ух литрах метана либо в 2-ух литрах водорода? Объемы газов измерены при обычных критериях.
  8. Какую массу фосфата калия, , нужно взять, чтоб внести в почву 900 г калия?
  9. Объем 1,4 г газа составляет 1,12 л (н.у.). Найти массу одной молекулы Часть I: Формулы и названия газа.

Вещества способны вступать меж собой в хим реакции.

Процессы, при которых одни вещества преобразуются в другие, отличающиеся от начальных своим составом и качествами, именуются хим.

В базе хим процессов (реакций) лежит закон сохранения массы вещества.

Масса веществ, вступающих в хим реакцию, равна массе веществ, образующихся в итоге реакции.

Этот закон Часть I: Формулы и названия является личным случаем основополагающего закона природы – закона сохранения материи.

Закон сохранения массы вещества в химии выражается в составлении уравнения реакции, которое указывает, какие вещества и в каком количественном соотношении участвуют в данном процессе.

Хим уравнение состоит из 2-ух частей, соединенных знаком равенства. В левой части записываются формулы веществ Часть I: Формулы и названия, вступающих в реакцию, а в правой – формулы веществ, образующихся в итоге реакции, согласно закону сохранения массы вещества. Число атомов каждого элемента в левой и правой частях уравнения должно быть схожим. Для этого в случае необходимости подбирают и расставляют перед формулами начальных и конечных веществ коэффициенты, которые именуются стехиометрическими коэффициентами.

Так Часть I: Формулы и названия, уравнение взаимодействия гидроксида алюминия с серной кислотой

после подбора коэффициентов будет смотреться последующим образом:

Коэффициенты в обеих частях уравнения хим реакции можно наращивать либо уменьшать в однообразное число раз. Так, уравнение (1) можно записать последующим образом:

Примем n равным: а)2; б)1/2. Тогда уравнение (1) будет иметь вид

Все записанные уравнения удовлетворяют Часть I: Формулы и названия закону сохранения массы вещества.

Обычно расставляют малые целочисленные коэффициенты, при этом коэффициент 1 опускается. В рассмотренном примере таким уравнением является уравнение (1). Уравнение реакции считается составленным только тогда, когда подобраны коэффициенты. Если при подборе коэффициентов не удается уравнять количество атомов в обеих частях уравнения, то это значит, что вещества, участвующие в Часть I: Формулы и названия реакции, написаны некорректно.

Хим уравнения можно ложить и вычитать как обыденные алгебраические уравнения, если продукты одной реакции являются начальными субстанциями для другой. В данном случае расставляются комфортные для сложения либо вычитания коэффициенты.

Так, чтоб составить суммарное уравнение получения фосфорной кислоты из фосфора, кислорода и воды, нужно составить два Часть I: Формулы и названия уравнения:

Чтоб исключить промежуточное вещество , нужно удвоить коэффициенты в уравнении б) и сложить оба уравнения

Хим уравнение указывает, какие вещества и в каком количественном соотношении учавствуют в данной хим реакции.

Любая формула в уравнении хим реакции обозначает один моль соответственного вещества. Если перед формулой стоит коэффициент , то это значит, что в реакции участвует Часть I: Формулы и названия молей вещества. Определив молярные массы веществ, и зная их стехиометрические коэффициенты в уравнении, можно высчитать соотношение меж массами реагирующих и образующих соединений.

Если в реакции участвуют газообразные вещества, то на основании уравнения реакции можно найти не только лишь массы реагирующих веществ, да и их объемы.

Для определения объемов Часть I: Формулы и названия газов, участвующих в хим реакциях, употребляется молярный объем газа, измеренного при обычных критериях, 22,4 .

Расчеты по уравнениям реакции


chast-i-rossiya-protiv-rusi-ili-pochemu-zhe-rossiya-ne-amerika-na-samom-dele-predislovie-k-pervoj-chasti.html
chast-i-stranstviya-geroya.html
chast-i-teoriya-svara-jogi.html