ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ
ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ
ОТНОСИТЕЛЬНАЯ АТОМНАЯ МАССА
ОТНОСИТЕЛЬНАЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА
ОТНОСИТЕЛЬНАЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА
МОЛЯРНАЯ МАССА
МОЛЯРНЫЙ ОБЪЕМ
ЭКВИВАЛЕНТ
ЭКВИВАЛЕНТ
ЭКВИВАЛЕНТ
ФАКТОР ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ
ФАКТОР ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ
КОЛИЧЕСТВО ВЕЩЕСТВА ЭКВИВАЛЕНТА
МОЛЯРНАЯ МАССА ЭКВИВАЛЕНТА
КОЛИЧЕСТВО ВЕЩЕСТВА ЭКВИВАЛЕНТА
ЭКВИВАЛЕНТНЫЙ ОБЪЕМ
ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ
ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
418.00K
Category: chemistrychemistry

Основные понятия химии

1.

29.05.2003

2. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ

• В 1961ГОДУ УТВЕРЖДЕНА ЕДИНАЯ
УГЛЕРОДНАЯ ШКАЛА АТОМНЫХ
МАСС, СОГЛАСНО КОТОРОЙ ЗА
ЕДИННИЦУ МАССЫ ПРИНЯТА 1/12
ЧАСТЬ МАССЫ АТОМА ИЗОТОПА
УГЛЕРОДА-12
29.05.2003

3. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ

• КОЛИЧЕСТВО ВЕЩЕСТВА - физическая
величина, характеризующая численность
структурных единиц в системе.
• Количество вещества обозначает (х) или
n(х) ,единицей его измерения является –
моль.
• МОЛЬ - количество вещества, содержащее
столько структурных частиц (молекул, атомов,
ионов, и других частиц), сколько атомов
содержится в 0,012кг изотопа углерода –12.
29.05.2003

4. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ

• Установлено, что в углероде-12 массой 0,012кг
содержится 6,02 1023 атомов.
• Число частиц, содержащихся в одном моле вещества
называют ЧИСЛОМ АВОГАДРО и обозначают
N=6,02 1023 (числовое значение постоянной Авогадро).
• Следовательно, любая система количеством
вещества 1моль всегда содержит одинаковое число
частиц – N=6,02 1023.
• Если число частиц в системе разделить на количества
вещества, то всегда будем получать одну и ту же
величину, называемую ПОСТОЯННОЙ АВОГАДРО:
• N(a)=N(x)/n(x)
29.05.2003

5. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ ХИМИИ

• Постоянная Авогадро - одна из универсальных
постоянных физики и химии, т.е. величина, которая не
зависит от природы вещества и внешних условий.
• Число частиц вещества x в системе прямо
пропорционально количеству вещества этой системы:
• N (х)=Na n(х)
• Например, в оксиде серы (4) количеством вещества
0,02 моль содержится 1,2 1022 молекул:
N(SO2) = 6,02 1023 моль-1 0,02моль=1,2 1022
29.05.2003

6. ОТНОСИТЕЛЬНАЯ АТОМНАЯ МАССА

• ОТНОСИТЕЛЬНАЯ АТОМНАЯ МАССА элемента – Аr(х)
- величина, равная отношению средней массы атома
природного изотопного состава к одной двенадцатой
части массы атома изотопа углерода-12.
Современные значения относительных атомных масс
элементов приведены в периодической системе
элементов Д.И. Менделеева.
• Относительная атомная масса – одна из
основных характеристик химического элемента.
29.05.2003

7. ОТНОСИТЕЛЬНАЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА

• ОТНОСИТЕЛЬНАЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА
вещества Х - Мr(х) - величина, равная отношению
средней массы молекулы природного изотопного
состава к одной двенадцатой части массы изотопа
углерода–12.
• Например, Мr(NaOH)=40, a Мr(H2SO4)=98.
• Относительная молекулярная масса численно равна
сумме относительных атомных масс атомов, входящих
в состав молекулы.
29.05.2003

8. ОТНОСИТЕЛЬНАЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА

• Например:
• Мr(NaOH)=Ar(0)+Ar(Н)=23+16+1=40;
• Мr(H2SO4)=2Ar(Н)+Аr(S)+4Ar(0)=2*1+32+4*16=98.
• Относительная атомная и
относительная молекулярные
массы – величины безразмерные.
29.05.2003

9. МОЛЯРНАЯ МАССА

• МОЛЯРНАЯ МАССА - М(х) – величина, равная
отношению массы порции вещества к количеству
вещества этой порции.
– ЧИСЛЕННОЕ ЗНАЧЕНИЕ МОЛЯРНОЙ МАССЫ,
ВЫРАЖЕННОЙ В Г/МОЛЬ, РАВНО
ОТНОСИТЕЛЬНОЙ МАЛЕКУЛЯРНОЙ ИЛИ
ОТНОСИТЕЛЬНОЙ АТОМНОЙ МАССЕ.
М(х)=Мr(х) (г/моль) или М(х)=Мr(х) 10(кг/моль).
Например:
Аr(Na)=23
М(Na)=23г/моль или 23 10-3 кг/моль.
29.05.2003

10. МОЛЯРНЫЙ ОБЪЕМ

• МОЛЯРНЫЙ ОБЪЕМ газа Х равен отношению объема
порции этого газа к количеству вещества в этой
порции.
• Vm=V(х)/n(х) (м3/моль или л/моль)
– Молярный обьем газа при н.у. (Т=273К,Р=101325Па)
равен 22,4 10-3 м3/моль или 22,4 л/моль.
• Следовательно, объем порции газа (при.
н. у) количеством вещества 1 моль будет
равен:
• V(х)=Vm n(x)=22,4 л/моль 1моль=22,4л.
• Следует помнить, что для выражения результатов,
получаемых с высокой точностью, необходимо
применять дециметр кубический (дм3), а не литр (л).
29.05.2003

11. ЭКВИВАЛЕНТ

Эквивалент и физические величины,
отнесенные к эквиваленту.
29.05.2003

12. ЭКВИВАЛЕНТ

• Понятие эквивалентности реагирующих
веществ в химических реакциях было и
останется одним из основных понятий
химии.
• ЭКВИВАЛЕНТ - реальная или условная
частица Х, которая в данной кислотноосновной реакции эквивалента одному иону
водорода или в данной окислительно –
восстановительной реакции – одному
электрону.
29.05.2003

13. ЭКВИВАЛЕНТ

• Например, в реакции
• 2Na+2HCl=2NaCl+H2
• один атом натрия замещает один ион водорода,
поэтому эквивалентом натрия будет реальная
частица – атом натрия .
• А в реакции:
• Ca+2HCl = CaCl2+H2
• Один из атомов кальция замещает два иона
водорода, поэтому эквивалентом кальция будет
условная частица – половина атома кальция.
29.05.2003

14. ФАКТОР ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ

• ФАКТОР ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ (ЭКВИВАЛЕНТ ) - fэкв(х)
или Э(х)-число, показывающее, какая доля реальной
частицы вещества Х эквивалентна одному иону
водорода в данной кислотно – основной реакции или
одному
электрону
в
данной
окислительно–
востановительной реакции.
• Для
реакций,
приведенных
выше,
фактор
эквивалентности будет равен:
• Э(Na)=1
• Э(Ca)= ½
29.05.2003

15. ФАКТОР ЭКВИВАЛЕНТНОСТИ

• Фактор эквивалентности ( эквивалент ) различных
веществ можно определить следующим образом:
• Э(х) (элемента)=1/валентность элемента
• Э(х) (кислоты)=1/основность кислоты(число атомов
водорода в формуле кислоты)
• Э(х) (основания)=1/кислотность основания(число групп
ОН в формуле основания
• Э(х) (соли или оксида)=1/число атомов элемента *
валентность
• Э(х) (окислителя и восстановителя)=1/число принятых
или отданых электронов.
• В тех случаях, когда фактор эквивалентности равен 1
(Э(х) = 1) эквивалент
идентичен самой частице
29.05.2003

16.

– Если Э(х)<1,то роль эквивалента играет условная
частица вещества.
• Поскольку Э(Na)=1,то эквивалент натрия - 1 Na - будет
реальной частицей т.е. роль эквивалента будет играть
атом натрия.
– Роль эквивалента кальция (1/2 Са) будет играть
половина атома кальция, т.е. условная частица
вещества.
• Эквивалентом серной кислоты - 1/2 молекулы Н2SO4.
• Роль эквивалента перманганата калия в кислотной
среде будет играть 1/5часть молекулы-1/5 КMnO4.
29.05.2003

17. КОЛИЧЕСТВО ВЕЩЕСТВА ЭКВИВАЛЕНТА

• КОЛИЧЕСТВО ВЕЩЕСТВА ЭКВИВАЛЕНТА количество вещества в молях, в котором частицами
являются эквиваленты.
• Обозначается эта величина nэ(х).
• Количество вещества эквивалента и количество
вещества связаны между собой.
• nэ(х)=1/э(х) n(х)
– Например, если n(Н2SO4)=2моль, то
nэ(Н2SO4)=1/1/2 2=2 2моль=4моль.
• Если n(1/3H3РО4)=0,6моль, то
n(Н3РО4)=0,6моль/3=0,2моль.
29.05.2003

18. МОЛЯРНАЯ МАССА ЭКВИВАЛЕНТА

• МОЛЯРНАЯ МАССА ЭКВИВАЛЕНТА - Мэ(х) - равна
произведению эквивалента вещества ( Х ) на его
молярную массу .
• Мэ(х)=Э(х) М(х)
Например:
М(1/2Н2SO4)= ½ 98г/моль=49г/моль или 49кг/моль;
М(1/2Мg)= ½ 24г/моль=12г/моль;
М(1/6Al2(SO4)3 =1/6 342г/моль= 57г/моль
29.05.2003

19. КОЛИЧЕСТВО ВЕЩЕСТВА ЭКВИВАЛЕНТА

• Зная массу вещества
и его молярную массу
эквивалента, можно определить количество вещества
эквивалента
• Например, если m(Na2SO4)=142г, а его молярная масса
эквивалента равна ½ 142г/моль, то количество
вещества эквивалента будет равно:
29.05.2003

20. ЭКВИВАЛЕНТНЫЙ ОБЪЕМ

• Эквивалентный
объем
равен
произведению
эквивалента газообразного вещества на молярный
объем газа
• Vэ(х)=Э(х) Vм
• Например, при нормальных условиях эквивалентный
объем водорода будет равен:
• Vэкв(H2) = ½ 22,4 л/моль = 11,2 л/моль
• А эквивалентный объем кислорода будет иметь
следующее значение:
• Vэкв(O2) = 1/4 22,4 л/моль = 5,6 л/моль
29.05.2003

21. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ

• К основным законам, используемым в курсе химии
относятся: законы сохранения массы и энергии,
постоянства состава, кратных и объемных отношений,
закон АВОГАДРО и уравнение МЕНДЕЛЕЕВАКЛАЙПЕРOHA. Наиболее важное значение для
химических расчетов имеет закон эквивалентов.
• Вещества взаимодействуют друг с другом в
количествах пропорциональных их эквивалентам.
• При решении задач удобнее пользоваться следующей
формулировкой этого закона.
• Массы (или объемы ) реагирующих веществ
пропорциональны их молярным массам эквивалентов
(эквивалентным объемам).
29.05.2003

22. ОСНОВНЫЕ ЗАКОНЫ

• Если одно из реагирующих веществ (х2) - газ, то закон
эквивалентов можно записать в такой форме:
29.05.2003

23. ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ

Задача 1.
Определить массу 10 л хлороводорода при н. у.
Сколько молекул газа содержится в данном объеме?
Дано:
(HCl) = 10 л. (н.у.)
Найти: m(HCl) = ? N(HCI)=?
Решение. Находим по таблице Д.И. Менделеева
Mr(HCl)=Ar(H) + Ar (Cl) = 1 + 35,5 = 36,5,
тогда М(HCl) = 36,5 г/моль.
29.05.2003

24.

Находим количество вещества газа,
зная что Vm = 22,4 л/моль:
А поскольку масса вещества и число частиц вещества
прямопропорциональны количеству вещества, то:
m(HCl)=M(HCl)*n(HCl)=0,45 моль*36,5 г/моль=16,4 г
N(HCl)=NA*n(HCl)=6,02*1023моль-1*0,45 моль=2,71*1023
29.05.2003

25.

Задача 2.
Какой объем (при н.у.) и какую массу будут иметь
12,04 1023 молекул оксида углерода (II)?
Дано: N(СО) = 12,04 1023
Найти: V(CO) = ? (при н.у.)
m(CO) = ?
Решение: находим количество вещества,
соответствующее данному числу частиц
и тогда
V(CO) = Vm n(CO) = 22,4 л/моль 2 моль = 44,8 л. m(СО)
= M(CO) n(СО) = 28 г/моль 2 моль = 56 г.
29.05.2003

26.

Задача 3.
Молекула некоторого вещества имеет массу 1,66 10-22г.
Определите молярную массу этого вещества.
Дано: m(х) = 1,66 10-22 г.
Найти: М(х) = ?
Решение. Молярная масса вещества устанавливает
связь между массой и количеством вещества
29.05.2003

27.

Находим массу порции вещества, соответствующую 1
моль вещества, т. е. 6,02 1023 частиц:
n(х)=1моль m(х) = 1,66 1022 г * 6,02 1023 = 100г
и тогда
M(X)=100 г /1 моль=100 г/моль.
29.05.2003

28.

Задача 4.
Газ массой 30,3 г заполнил сосуд объемом 15 л при
температуре 180С. Давление газа внутри сосуда
составляет 122 кПа. Определите молярную массу
газа.
Дано: m(газа) = 30,3 г
V(газа) = 15 л
Р = 122 кПа
t = 180C
Найти: М(газа) - ?
Решение. Задачу решаем, используя уравнение
Менделеева-Клайперона.
29.05.2003

29.

Задача 5.
При восстановлении 6,50 г оксида образовалось 4,45 г
металла. Вычислите молярную массу эквивалента
металла и его оксида. Какой это металл, если его
валентность равна трем?
Дано: m(х) = 6,5 г
m(х) = 4,45 г
n(валентность) = 3
Решение. Задачу решаем по закону эквивалентов.
29.05.2003

30.

Молярная масса эквивалента сложного вещества
может быть определена как сумма молярных масс
эквивалентов элементов, входящих в состав этого
вещества.
МЭ(Х)=М(Х)*Э(Х)+МЭ(О)=y+1/2*16=y+8 (г/моль)
где: y — молярная масса эквивалента металла.
Подставляем данные задачи в закон эквивалентов
и решаем это уравнение
6,50y=4,45y+35,6; y=17,4 г/моль
29.05.2003

31.

Молярная масса металла будет иметь значение:
M(X) = Z MЭ(X) = 3 17,4 = 52,1 (г/моль)
Молярная масса эквивалента оксида будет равна
МЭ(ХО)=17,4+8=25,4 г/моль
Ar(X) = 52,1.
По периодической таблице определяем название
элемента - хром.
29.05.2003

32.

Задача 6.
Сколько литров водорода (при 120С и 102,6 кПа)
выделится при взаимодействии 1 кг цинка с соляной
кислотой.
Дано: m(Zn) = 1 кг
Р = 102.6 кПа.
Найти: V(Н2) = ?
Решение. Задачу решаем по закону эквивалентов.
29.05.2003

33.

Для того чтобы определить обьем газа при условиях,
указанных в задаче, воспользуемся объединенным
газовым законом:
29.05.2003

34.

Задача 7.
Вычислите молярную массу эквивалента металла, если
0,34 г этого металла вытесняет 59,94 мл водорода,
измеренного при 0°С и давлении 94643 Па.
Дано: m(Х) = 0,34 г
V(H2)=59,94мл
Р = 94643 Па
Найти: МЭ(Me ) = ?
Решение.
Задачу решаем по закону эквивалентов
или
29.05.2003

35.

• По условию задачи нам дан объем водорода при
определенных условиях, поэтому мы можем либо
найти массу водорода, которая не зависит от условий
и воспользоваться уравнением (1), либо привести
данный объем к нормальным условиям и сделать
расчет по уравнению (2).
• Найдем массу водорода по уравнению МенделееваКлапейрона
По уравнению (1) находим молярную массу
эквивалента металла
29.05.2003

36.

Задача 8.
На нейтрализацию 0,943 г фосфористой кислоты
израсходовано 1,291 г гидроксида калия. Вычислите
молярную массу эквивалента кислоты, ее основность и
напишите уравнение реакции нейтрализации.
Дано: m(H3PO3) = 0,943 г
m(KОН) = 1,291 г
Найти: МЭ(H3PO3)
Решение. По закону эквивалентов
29.05.2003

37.

Молярная масса эквивалента гидроксида калия равна
молярной массе КОН, так как фактор эквивалентности
гидроксида калия равен единице
M(KOH)=56 г/моль
МЭ(H3PO4)=40,9г/моль
, следовательно
фосфористая кислота двухосновна, т.е. в реакции
нейтрализации 2 иона водорода будут замещаться на
катион металла:
H3PO3 + 2КОН = H2PO3 + 2H2O
29.05.2003
English     Русский Rules