Масова част във формулата на съединението. Изчисляване на масовата част на химичните елементи по формулата на веществото
Дори един грам вещество може да съдържа до хиляда различни съединения. Всяко съединение е отговорно за специфично свойство на дадено вещество и се случва това да не е конкретно вещество, а смес. Във всеки случай в производството често възникват ситуации на рециклиране. Химически отпадъки предизвикателството да се използват рециклирани материали. Химичните реакции, които позволяват да се намери и изолира определено вещество, са доминиращи. Но за да направите това, първо трябва да знаете как да намерите масова част.
Понятието масова част на дадено вещество отразява неговото съдържание и концентрация в сложна химическа структура, било то смес или сплав. Познавайки общата маса на сплав или смес, можете да намерите масите на съставните им вещества, при условие че са известни техните масови фракции. Как да намерите масовата част, формулата обикновено се изразява като фракция: масова част на вещество маса на вещество / маса на цялата смес.
Нека направим малък експеримент! За да направим това, ще ни трябва периодична таблица на химичните елементи. Менделеев, везни и калкулатор.
Как да намерите масовата част на веществото
Необходимо е да се определи масовата част на веществото; веществото е под формата на смес. Първо поставяме самото вещество на везната. Получихме маса вещество. Познавайки определена маса на вещество в смес, можем лесно да получим неговата масова част. Например има 170гр. вода. Те съдържат 30 грама черешов сок. Общо тегло=170+30=230 грама. Нека разделим масата на черешовия сок към общата маса на сместа: 30/200=0,15 или 15%.
Как да намерите масовата част на разтвор
Решение на този проблем може да е необходимо при определяне на концентрацията на хранителни разтвори (оцет) или лекарства. Дадена е масата на разтвор на KOH, известен също като калиев хидроксид, с тегло 400 грама. КОН (масата на самото вещество) е 80 грама. Необходимо е да се намери масовата част на жлъчката в получения разтвор. Формула за намиране на разтвора: KOH (маса на разтвор на калиев хидроксид) 300 g, маса на разтвореното вещество (KOH) 40 g. Намерете KOH (масова част от основа) в получения разтвор, t-масова фракция. m- маса, t (вещество) = 100%* m (вещество) / m (разтвор (вещество). Така KOH (масова част от разтвор на калиев хидроксид): t (KOH) = 80 g / 400 g x 100% = 20 % .
Как да намерите масовата част на въглерода във въглеводород
За целта използваме периодичната таблица. Търсим вещества в таблицата. Таблицата показва атомната маса на елементите. 6 въглерода с атомна маса 12 и 12 водорода с атомна маса, равна на 1. m (C6H12) = 6 x 12 + 12 x 1 = 84 g/mol, ω (C) = 6 m1(C) / m (C6H12) = 6 x 12 / 84 = 85%
Определянето на масовата част в производството се извършва в специални химически лаборатории. Като начало се взема малка проба и се тестват различни химични реакции. Или въвеждат лакмусови тестове, които могат да покажат наличието на един или друг компонент. След определяне на първоначалната структура на веществото може да започне изолирането на компонентите. Това се постига чрез прости химична реакция, когато едно вещество влезе в контакт с друго и се образува ново, е възможна утайка. Има и по-модерни методи, като електролиза, нагряване, охлаждане, изпаряване. Такива реакции изискват голямо промишлено оборудване. Производството, разбира се, трудно може да се нарече екологично модерни технологиитретирането на отпадъци позволява минимизиране на тежестта върху природата.
От 17 век химията е престанала да бъде описателна наука. Учените химици започнаха широко да използват методи за измерване на различни параметри на дадено вещество. Дизайнът на везните беше все по-усъвършенстван, което направи възможно определянето на масата на пробите за газообразни вещества; в допълнение към масата бяха измерени също обем и налягане. Приложение количествени измерваниянаправи възможно разбирането на същността на химичните трансформации и определяне на състава на сложни вещества.
Както вече знаете, едно сложно вещество съдържа два или повече химични елемента. Очевидно е, че масата на цялата материя е съставена от масите на нейните съставни елементи. Това означава, че всеки елемент представлява определена част от масата на веществото.
Масовата част на даден елемент в дадено вещество се обозначава с латинската малка буква w (двойно-ve) и показва дела (част от масата) на даден елемент в общата маса на веществото. Тази стойност може да бъде изразена в части от единица или като процент (фиг. 69). Разбира се, масовата част на елемент в сложно вещество винаги е по-малка от единица (или по-малка от 100%). В края на краищата, част от цялото винаги е по-малка от цялото, точно както парче портокал е по-малко от целия портокал.
Ориз. 69.
Диаграма на елементния състав на живачен оксид
Например, съставът на живачен оксид HgO включва два елемента - живак и кислород. При нагряване на 50 g от това вещество се получават 46,3 g живак и 3,7 g кислород. Нека изчислим масовата част на живака в сложно вещество:
Масовата част на кислорода в това вещество може да се изчисли по два начина. По дефиниция масовата част на кислорода в живачния оксид е равна на съотношението на масата на кислорода към масата на живачния оксид:
Знаейки, че сумата от масовите части на елементите в дадено вещество е равна на единица (100%), масовата част на кислорода може да се изчисли от разликата:
За да се намерят масовите дялове на елементите по предложения метод, е необходимо да се проведе сложен и трудоемък химичен експеримент за определяне на масата на всеки елемент. Ако се знае формулата на сложно вещество, същата задача може да бъде решена много по-лесно.
За да изчислите масовата част на даден елемент, трябва да умножите относителната му атомна маса по броя на атомите на този елемент във формулата и да я разделите на относителната молекулна маса на веществото.
Например за вода (фиг. 70):
Нека се упражняваме да решаваме задачи за изчисляване на масовите дялове на елементите в сложни вещества.
Задача 1. Изчислете масовите части на елементите в амоняка, чиято формула е NH 3.
Задача 2. Изчислете масовите дялове на елементите в сярна киселина с формула H 2 SO 4.
По-често химиците трябва да решават обратния проблем: използвайки масовите фракции на елементите, за да определят формулата на сложно вещество.
Нека илюстрираме как се решават подобни проблеми с един исторически пример.
Задача 3. Две съединения на медта с кислород (оксиди) са изолирани от естествени минерали - тенорит и куприт (фиг. 71). Те се различаваха един от друг по цвят и масови фракции на елементите. В черния оксид (фиг. 72), изолиран от тенорит, масовата част на медта е 80%, а масовата част на кислорода е 20%. В червения меден оксид, изолиран от куприт, масовите фракции на елементите са съответно 88,9% и 11,1%. Какви са формулите на тези сложни вещества? Нека решим тези два прости проблема.
Ориз. 71. Минерал куприт
Ориз. 72. Черен меден оксид, изолиран от минерала тенорит
3. Получената връзка трябва да бъде намалена до стойностите на цели числа: в крайна сметка индексите във формулата, показващи броя на атомите, не могат да бъдат дробни. За да направите това, получените числа трябва да бъдат разделени на по-малкото от тях (в нашия случай те са равни).
Сега нека усложним малко задачата.
Задача 4. Според елементния анализ калцинираната горчива сол има следния състав: масова част на магнезий 20,0%, масова част на сяра - 26,7%, масова част на кислород - 53,3%.
Въпроси и задачи
- Каква е масовата част на елемент в сложно вещество? Как се изчислява тази стойност?
- Изчислете масовите дялове на елементите във веществата: а) въглероден диоксид CO 2; б) калциев сулфид CaS; в) натриев нитрат NaNO 3; г) алуминиев оксид A1 2 O 3.
- Кой от азотните торове съдържа най-голямата масова част от хранителния елемент азот: а) амониев хлорид NH 4 C1; б) амониев сулфат (NH 4) 2 SO 4; в) урея (NH 2) 2 CO?
- В минерала пирит има 8 g сяра на 7 g желязо. Изчислете масовите дялове на всеки елемент в това вещество и определете неговата формула.
- Масовата част на азота в един от неговите оксиди е 30,43%, а масовата част на кислорода е 69,57%. Определете формулата на оксида.
- През Средновековието вещество, наречено поташ, се изолира от пепелта от пожари и се използва за направата на сапун. Масовите фракции на елементите в това вещество са: калий - 56,6%, въглерод - 8,7%, кислород - 34,7%. Определете формулата на поташа.
Инструкции
Масовата част на веществото се намира по формулата: w = m(in)/m(cm), където w е масовата част на веществото, m(in) е масата на веществото, m(cm) е масата на сместа. Ако е разтворен, тогава изглежда така: w = m(in)/m(разтвор), където m(разтвор) е масата на разтвора. Ако е необходимо, може да се намери и масата на разтвора: m(разтвор) = m(in) + m(разтвор), където m(разтвор) е масата на разтворителя. Ако желаете, масовата част може да бъде умножена по 100%.
Ако изявлението на проблема не дава стойност на масата, то може да се изчисли с помощта на няколко формули; стойностите, дадени в изявлението, ще ви помогнат да изберете правилната. Първата формула за: m = V*p, където m е маса, V е обем, p е плътност. Следната формула изглежда така: m = n*M, където m е масата, n е количеството вещество, M е моларната маса. Моларната маса от своя страна се състои от атомните маси на елементите, изграждащи веществото.
За да разберем по-добре този материал, нека разрешим проблема. Смес от медни и магнезиеви стружки с тегло 1,5 g се третира с излишък. В резултат на реакцията обемът на водорода е 0,56 l (). Изчислете масовата част на медта в сместа.
В тази задача записваме нейното уравнение. От двете вещества с излишък от солна киселина, само магнезий: Mg + 2HCl = MgCl2 + H2. За да намерите масовата част на медта в сместа, трябва да замените стойностите в следната формула: w(Cu) = m(Cu)/m(cm). Масата на сместа е дадена, нека намерим масата на медта: m(Cu) = m(cm) – m(Mg). Търсим маса: m(Mg) = n(Mg)*M(Mg). Уравнението на реакцията ще ви помогне да намерите количеството магнезий. Намираме количеството водородно вещество: n = V/Vm = 0,56/22,4 = 0,025 mol. Уравнението показва, че n(H2) = n(Mg) = 0,025 mol. Изчисляваме масата на магнезия, като знаем, че моларното е 24 g/mol: m(Mg) = 0,025*24 = 0,6 g. Намерете масата на медта: m(Cu) = 1,5 – 0,6 = 0,9 g масова част: w(Cu) = 0,9/1,5 = 0,6 или 60%.
Видео по темата
Забележка
Масовата част не може да бъде по-голяма от единица или, ако е изразена като процент, по-голяма от 100%.
източници:
- "Ръководство по химия", G.P. Хомченко, 2005.
- Изчисляване на дела на продажбите по региони
Масовата част показва в проценти или във фракции съдържанието на вещество в разтвор или елемент в състава на веществото. Способността за изчисляване на масовата част е полезна не само в уроците по химия, но и когато искате да приготвите разтвор или смес, например за кулинарни цели. Или променете процента в съществуващия си състав.
Инструкции
Например, за зимата ви трябват поне 15 кубика. метра бреза дърва за огрев.
Потърсете плътността на брезовите дърва за огрев в справочника. Това е: 650 kg/m3.
Изчислете масата, като замените стойностите в същата формула за специфично тегло.
m = 650*15 = 9750 (кг)
Сега, въз основа на товароносимостта и капацитета на тялото, можете да вземете решение за вида превозно средствои броя на пътуванията.
Видео по темата
Забележка
Възрастните хора са по-запознати с концепцията за специфично тегло. Специфичната плътност на дадено вещество е същата като специфичното тегло.
Масовата част на веществото показва съдържанието му в повече сложна структуранапример в сплав или смес. Ако е известно общо теглосмес или сплав, тогава знаейки масовите фракции на съставните вещества, можете да намерите техните маси. Можете да намерите масовата част на дадено вещество, като знаете неговата маса и масата на цялата смес. Тази стойност може да бъде изразена във фракции или проценти.
Ще имаш нужда
- везни;
- периодична таблица на химичните елементи;
- калкулатор.
Инструкции
Определете масовата част на веществото, което е в сместа чрез масите на сместа и самото вещество. За да направите това, използвайте скала, за да определите масите, които съставят сместа или. След това ги сгънете. Вземете получената маса за 100%. За да намерите масовия дял на дадено вещество в смес, разделете неговата маса m на масата на сместа M и умножете резултата по 100% (ω%=(m/M)∙100%). Например 20 г готварска сол се разтварят в 140 г вода. За да намерите масовата част на солта, добавете масите на тези две вещества M = 140 + 20 = 160 g. След това намерете масовата част на веществото ω% = (20/160)∙100% = 12,5%.
Ако трябва да намерите или масовата част на елемент във вещество с добре позната формула, използвайте периодичната таблицаелементи. Използвайки го, намерете атомните маси на елементите, които са в веществото. Ако някой е във формулата няколко пъти, умножете неговата атомна маса по това число и добавете резултатите. Това ще бъде молекулното тегло на веществото. За да намерите масовата част на всеки елемент в такова вещество, разделете масовото му число на дадено химична формула M0 по молекулното тегло на дадено вещество M. Умножете резултата по 100% (ω%=(M0/M)∙100%).
Например, определете масовата част на химичните елементи в медния сулфат. Медта (меден II сулфат) има химична формула CuSO4. Атомни масиелементите, включени в неговия състав, са равни на Ar(Cu)=64, Ar(S)=32, Ar(O)=16, масовите числа на тези елементи ще бъдат равни на M0(Cu)=64, M0(S) =32, M0( O)=16∙4=64, като се има предвид, че молекулата съдържа 4 атома. Изчислете молекулната маса на веществото, тя е равна на сумата от масовите числа на веществата, които изграждат молекулата 64+32+64=160. Определете масовата част на медта (Cu) в състава меден сулфат(ω%=(64/160)∙100%)=40%. Използвайки същия принцип, можете да определите масовите дялове на всички елементи в това вещество. Масова част на сярата (S) ω%=(32/160)∙100%=20%, кислород (O) ω%=(64/160)∙100%=40%. Моля, обърнете внимание, че сумата от всички масови фракции на веществото трябва да бъде 100%.
Масовата част на елемент ω(E)% е съотношението на масата на даден елемент m (E) в дадена молекула на веществото към молекулната маса на това вещество Mr (in-va).
Масовата част на елемента се изразява в части от единица или като процент:
ω(E) = m (E) / Mr(in-va) (1)
ω% (E) = m(E) 100%/Mr(in-va)
Сумата от масовите части на всички елементи на дадено вещество е равна на 1 или 100%.
Като правило, за да се изчисли масовата част на даден елемент, те вземат част от веществото, равна на моларната маса на веществото, тогава масата на даден елемент в тази част е равна на неговата моларна маса, умножена по броя на атоми на даден елемент в молекулата.
И така, за вещество A x B y във фракции от единица:
ω(A) = Ar(E) X / Мr(in-va) (2)
От пропорция (2) извличаме изчислителна формула за определяне на индексите (x, y) в химичната формула на веществото, ако са известни масовите фракции на двата елемента и моларната маса на веществото:
X = ω%(A) Mr(in-va) / Ar(E) 100% (3)
Разделяйки ω% (A) на ω% (B), т.е. преобразувайки формула (2), получаваме:
ω(A) / ω(B) = X Ar(A) / Y Ar(B) (4)
Формулата за изчисление (4) може да се трансформира, както следва:
X: Y = ω%(A) / Ar(A) : ω%(B) / Ar(B) = X(A) : Y(B) (5)
Формулите за изчисление (3) и (5) се използват за определяне на формулата на дадено вещество.
Ако са известни броят на атомите в молекулата на веществото за един от елементите и неговата масова част, можем да определим моларна масавещества:
Mr(v-va) = Ar(E) X / W(A)
Примери за решаване на задачи за изчисляване на масовите фракции на химични елементи в сложно вещество
Изчисляване на масовите дялове на химичните елементи в сложно вещество
Пример 1. Определете масовите дялове на химичните елементи в сярната киселина H 2 SO 4 и ги изразете като проценти.
Решение
1. Изчислете относителното молекулно тегло на сярната киселина:
Mr (H 2 SO 4) = 1 2 + 32 + 16 4 = 98
2. Изчислете масовите дялове на елементите.
За да направите това, числената стойност на масата на елемента (като се вземе предвид индексът) се разделя на моларната маса на веществото:
Като се има предвид това и се обозначава масовата част на даден елемент с буквата ω, изчисленията на масовите фракции се извършват, както следва:
ω(H) = 2: 98 = 0,0204, или 2,04%;
ω(S) = 32: 98 = 0,3265, или 32,65%;
ω(O) = 64: 98 =0,6531, или 65,31%
Пример 2. Определете масовите дялове на химичните елементи в алуминиевия оксид Al 2 O 3 и ги изразете като проценти.
Решение
1. Изчислете относителното молекулно тегло на алуминиевия оксид:
Mr(Al 2 O 3) = 27 2 + 16 3 = 102
2. Изчислете масовите фракции на елементите:
ω(Al) = 54: 102 = 0,53 = 53%
ω(O) = 48: 102 = 0,47 = 47%
Как да изчислим масовата част на веществото в кристален хидрат
Масовата част на веществото е съотношението на масата на дадено вещество в система към масата на цялата система, т.е. ω(X) = m(X) / m,
където ω(X) е масовата част на веществото X,
m(X) - масата на веществото X,
m - масата на цялата система
Масовата част е безразмерна величина. Изразява се като част от единица или като процент.
Пример 1. Определете масовата част на кристализационната вода в бариев хлорид дихидрат BaCl 2 2H 2 O.
Решение
Моларната маса на BaCl 2 2H 2 O е:
M(BaCl 2 2H 2 O) = 137+ 2 35,5 + 2 18 = 244 g/mol
От формулата BaCl 2 2H 2 O следва, че 1 mol бариев хлорид дихидрат съдържа 2 mol H 2 O. От това можем да определим масата на водата, съдържаща се в BaCl 2 2H 2 O:
m(H2O) = 2·18 = 36 g.
Намираме масовата част на кристализационната вода в бариев хлорид дихидрат BaCl 2 2H 2 O.
ω(H 2 O) = m(H 2 O)/m(BaCl 2 2H 2 O) = 36 / 244 = 0,1475 = 14,75%.
Пример 2. От пробата рокс тегло 25 g, съдържащо минерала аргентит Ag 2 S, е изолирано сребро с тегло 5,4 g. Определете масовата част на аргентита в пробата.
|
|
Ние определяме количеството сребърно вещество, намерено в аргентита: n(Ag) = m(Ag) / M(Ag) = 5,4 / 108 = 0,05 mol. От формулата Ag 2 S следва, че количеството аргентитно вещество е наполовина по-малко от количеството сребърно вещество. Определете количеството аргентитно вещество: n(Ag 2 S) = 0,5 n(Ag) = 0,5 0,05 = 0,025 mol Изчисляваме масата на аргентита: m(Ag 2 S) = n(Ag 2 S) M(Ag2S) = 0,025 248 = 6,2 g. Сега определяме масовата част на аргентита в скална проба с тегло 25 g. ω(Ag 2 S) = m(Ag 2 S) / m = 6,2/25 = 0,248 = 24,8%. |