Извините, если это
слишком долго, но это поможет, пожалуйста, если бы вы посмотрели его, вы бы получили свой ответ, но вот веб-сайт, который поможет вам
www.alevelchemistry.co.uk Основная проблема, с которой сталкивается химик при проведении реакций, состоит в том, чтобы попытаться понять, что они видят в реакционных сосудах с точки зрения того, что происходит между отдельными атомами и ионами, учитывая их небольшой размер; • Диаметр атома составляет около 10 -10 м ИЛИ • Два миллиона атомов водорода покрывают в среднем полную остановку. • Если бы единственная капля воды могла быть увеличена до размеров Земли, то в том же масштабе ее атомы были бы размером с мяч для гольфа. Массы атомов Атомы очень малы. Например, один атом водорода весит около 2 x 10-24 г (0,000 000 000 000 000 000 000 002 г). Такие маленькие числа неудобно использовать, поэтому вместо фактических масс атомов был найден более простой способ выражения массы атома.Относительная атомная масса Ar Когда вы закончите этот раздел, вы должны уметь: · Определить относительную атомную массу в единицах углерода-12 · Вывести относительные атомные массы для элементов из Периодической таблицы элементов. Поскольку водород является самым маленьким и легким атомом, он изначально был используется в качестве стандартного атома, с которым будут сравниваться все остальные атомы. Относительная атомная масса = масса одного атома элемента, масса одного атома водорода Таким образом, Ar (H) = 1 Ar (O) = 16, каждый атом кислорода в 16 раз тяжелее атома водорода Ar (S) = 32 Ar (C ) = 12 Относительные атомные массы теперь определяются с помощью масс-спектрометрии (см. Ниже), и поскольку летучие соединения углерода широко используются в масс-спектрометрии, масса атома 126C теперь принята в качестве эталона.Современное определение относительной атомной массы: Относительная атомная масса = масса одного атома элемента 1/12 массы одного атома углерода-12. По этой шкале углерод-12 имеет относительную атомную массу 12,000000, углерод - относительная атомная масса 12,011011, а водород имеет относительную атомную массу 1,00797. Относительные атомные массы не всегда целые числа из-за существования изотопов. Например. Ar (Cl) = 35,5 Обратите внимание, что, поскольку относительные атомные массы являются отношениями, у них нет единиц. Приблизительные относительные атомные массы можно найти по массовым числам в Периодической таблице. Относительная молекулярная масса Mr Когда вы закончите этот раздел, вы сможете: · Рассчитывать относительную молекулярную массу вещества с учетом его формулы и таблицы относительных атомных масс.Молекула состоит из атомов, соединенных вместе. Массу молекулы можно определить, сложив массы содержащихся в ней атомов. Относительная молекулярная масса соединения - это сумма относительных атомных масс всех атомов в молекуле соединения. Углекислый газ CO2 1 атом C, Ar (C) = 12 12 2 атома O, Ar (O) = 16 32 Mr (CO2) = 44 т.е. 1 молекула CO2 весит в 44 раза больше, чем 1 атом водорода. Какова относительная молекулярная масса серной кислоты H2SO4? Mr (H2SO4) = (2 x1) + 32 + (4 x 16) = 98 Какова относительная молекулярная масса нитрата магния Mg (NO3) 2 Mr [Mg (NO3) 2] = 24 + {2 x (14 + 3 x 16)} = 24 + {2 x (14 + 48)} = 148 Какова относительная молекулярная масса кристаллов сульфата меди CuSO4.5H2O. Г-н [CuSO4.5H2O] = 64 + 32 + (4 x 16) + 5 x {(2 x 1) + 16} = 64 + 32 + 64 + (5 x 18) = 250 Многие соединения состоят из ионов, а не молекул. Для ионных соединений формула представляет собой формульную единицу, а не молекулу соединения. Формульная единица сульфата натрия - Na2SO4. Термин относительная формула массы может использоваться для ионных соединений. Упражнение 1 Определите относительные молекулярные массы этих соединений: (a) NaOH [40] (b) KCl [] (c) MgO (d) Ca (OH) 2 (e) HNO3 (f) CuCO3 (g) NH4NO3 ( з) CaSO4 (i) Na2CO3 · 10H2O (j) Mg (HCO3) 2 МОЛЬ Крот - удобный способ описания большого количества объектов (в данном случае атомов, молекул или ионов). яблоки, пачка бумаги или мешок сахара.Принципиально это похоже на то, как кассир банка «считает» количество монет в сумке, взвешивая весь мешок. Предположим, монета 2p в два раза тяжелее монеты 1p. Монета 5 пенсов в пять раз тяжелее монеты 1 пенни. Монета 10 пенсов в десять раз тяжелее монеты 1 пенни. Если продавец дает кассиру четыре мешка с монетами следующего веса: мешок 1p (100 г), мешок 2p (200 г), мешок 5p (500 г) и мешок 10p (1000 г) Что вы знаете о количестве монет в каждом мешке? Рассмотрим 1p 2p 5p 10p 1 монета 1 2 5 10 2 монеты 2 4 10 20 3 монеты 3 6 15 30 4 монеты 4 8 20 40 Независимо от фактического веса монет, соотношение весов всегда остается постоянным 1: 2: 5:10 Пока берется равное количество монет, их вес всегда будет в одинаковом соотношении. Моли атомов Теперь рассмотрим следующие атомы H C S Mg Ca Ar 1 12 32 24 40 1 атом 2 атома 10 атомов Соотношение их весов всегда будет таким же, как 100 атомов, как отношение их Ar. 1000 атомов 1 миллион атомов ??? Атомы 1 г 12 г 32 г 24 г 40 г Атомы, как и монеты, можно посчитать путем взвешивания. Единственная разница в том, что нужны миллионы и миллионы атомов, прежде чем мы получим вес, который будет регистрироваться на нормальных весах. Количество атомов в 1 г атомов водорода составляет 602 000 000 000 000 000 000 000 (6 x 1023), и это количество называется одним моль. Моль любого вещества всегда содержит это количество (называемое числом Авогадро) частиц. Следовательно:Масса одного моля атомов углерода 12 г. Масса одного моля атомов серы 32 г. Масса одного моля атомов магния 24 г. Масса одного моля атомов кальция 40 г. Какова масса 5 молей атомов фтора? Ar (F) = 19 1 моль атомов фтора весит 19 г 5 моль атомов фтора весит 5 x 19 г = 95 г. Сколько молей атомов содержится в 1,6 г меди. Ar (Cu) = 64 1 моль меди весит 64 г 1,6 г меди должно быть меньше 1 моля Количество меди = 1,6 г 64 г = 0,025 моль Масса 1 моля элемента = относительная атомная масса в граммах Масса 1 моля соединение = относительная молекулярная масса в граммах Число молей = масса вещества масса 1 моль вещества Упражнение 11.Какова масса 1 моля (а) атомов натрия (б) атомов кобальта (в) атомов свинца 2. Какова масса 0,1 моля (а) атомов бария (б) атомов меди (в) атомов олова Моли соединения Какова масса 2 моль серной кислоты? Mr (H2SO4) = 98 1 моль серной кислоты весит 98 г 2 моль серной кислоты весит 2 x 98 г = 196 г Какова масса 0,1 моля воды? Mr (H2O) = 18 1 моль воды весит 18 г 0,1 моль воды весит 0,1 x 18 г = 1,8 г Сколько молей гидроксида натрия в 8,0 г? Mr (NaOH) = 40 40 г NaOH составляет 1 моль 8,0 г меньше 1 моль Количество NaOH = 8,0 г 40 г = 0,2 моль Упражнение 2 1. Рассчитайте массу 2 моль (а) карбоната натрия Na2CO3 (б) калия гидроксид КОН 2.Рассчитайте массу (а) 1 моль хлорида натрия NaCl (б) 0,5 моль гидроксида магния Mg (OH) 2 (в) 4 моль хлорида железа (II) (г) 2,5 моль карбоната натрия (д) 0,1 моль хлорида цинка (II). Упражнение 3 Вычислите количество каждого из следующих элементов: (a) 30,0 г молекул кислорода, O2. (б) 31,0 г молекул фосфора, P4. (c) 50,0 г карбоната кальция, CaCO3. Упражнение 4 Вычислите массу каждого из следующих элементов: (а) 2,50 моль водорода, H2. (б) 0,500 моль хлорида натрия, NaCl. (c) 0,250 моль диоксида углерода, CO2. Упражнение 5 Образец аммиака NH3 весит 1,00 г. а) Какое количество аммиака содержится в этом образце? (b) Какая масса диоксида серы, SO2, содержит такое же количество молекул, как и в 1.00 г аммиака? Расчет реакционных масс Химическое уравнение, такое как N2 (г) + 3H2 (г) 2NH3 (г), представляет собой своего рода химический баланс; он говорит нам, что один моль азота реагирует с тремя молями водорода, давая два моля аммиака. (он ничего не говорит нам о скорости реакции или условиях, необходимых для ее возникновения). Такое уравнение является важной отправной точкой для многих экспериментов и расчетов; он сообщает нам пропорции, в которых вещества вступают в реакцию и образуются продукты. Когда вы закончите этот раздел, вы должны уметь: · Выполнять простые расчеты реакционной массы на основе заданного химического уравнения. Рабочий пример Какая масса йода полностью прореагирует с 10.0 г алюминия? Проблема немного сложнее, чем те, которые вы делали ранее, потому что она включает в себя несколько шагов. Каждый шаг прост, но вы можете не сразу увидеть, с чего начать. Ниже приводится один из подходов к решению многоэтапных задач. Возможно, вы найдете этот подход полезным при решении более сложных проблем. Задайте себе три вопроса: 1. Что я знаю? В этом случае ответом будет: (а) уравнение реакции (б) масса алюминия, используемого В некоторых задачах вам будет дано уравнение; в этом случае уравнение не предоставляется, и вы должны будете записать его, исходя из ваших общих химических знаний. 2. Что я могу получить из того, что знаю? (а) из уравнения,вы можете найти отношение количеств реагирующих веществ (b) к массе алюминия, вы можете рассчитать количество, при условии, что вы можете найти молярную массу. 3. Могу ли я теперь увидеть, как получить окончательный ответ? Обычно ответ будет «да», но вы, возможно, задали вопрос 2 снова, теперь вы знаете больше, чем вначале. (а) исходя из количества алюминия и соотношения реагирующих масс, вы можете рассчитать количество йода (б) из количества йода, вы можете получить массу, используя молярную массу. Теперь пройдемся по каждому шагу, сделав необходимые расчеты. 1. Сбалансированное уравнение реакции: 2Al (s) + 3I2 (s) 2AlI3 (s). Это уравнение говорит нам, что 2 моль Al реагирует с 3 моль I2; так что мы можем записать соотношение количество Al = 2 количество I2 3 2.Рассчитайте количество алюминия, используя n = m / M. N = 10,0 г = 0,370 моль 27,0 г моль-1 3. Вычислите количество йода, которое вступает в реакцию с этим количеством алюминия, подставив выражение, основанное на уравнении. Количество Al = 2 количество I2 3 количество йода = 3/2 x 0,370 моль = 0,555 моль 4. Рассчитайте массу йода из количества, используя n = m / M в форме m = nM. М = нМ = 0.555 моль x 254 г моль-1 = 141 г Пример 2 Какую массу оксида магния можно получить при полном сгорании 12 г магния? 2Mg (s) + O2 (g) 2MgO (s) 2 моль 1 моль 2 моль Поскольку Ar (Mg) = 24 Mr (MgO) = 40 2 x 24 г Mg 2 x 40 г MgO 48 г магния образует 80 г оксида магния 1 г магния образует 80 г оксид магния 48 12 г магния образует 12 x 80 г оксида магния 48 = 20 г оксида магния cf 3 пакета чипсов стоят 39 пенсов. Сколько стоят 7 пакетов чипсов? Упражнение 6 (а) Какая масса магния полностью прореагирует с 16,0 г серы? Mg (s) + S (s) MgS (s) (b) Какая масса кислорода была бы получена при полном разложении 4,25 г нитрата натрия,NaNO3? 2NaNO3 (s) 2NaNO2 (s) + O2 (g) (c) Какая масса оксида фосфора (V), P2O5, образовалась бы при полном окислении 4,00 г фосфора? 4P (s) + 5O2 (g) 2P2O5 (s) (d) При добавлении 0,27 г алюминия к избыточному раствору сульфата меди (II) осаждается 0,96 г меди. Выведите уравнение реакции. Молярные объемы газов Расчет эмпирических и молекулярных формул на основе аналитических данных и молярных масс Эмпирическая формула соединения - это простейшая форма соотношения атомов различных элементов в нем. Молекулярная формула показывает фактическое количество атомов каждого типа в одной молекуле вещества. Например, молекулярная формула оксида фосфора (V) - P4O10, а его эмпирическая формула - P2O5.Когда вы закончите этот раздел, вы сможете: · Рассчитать эмпирическую формулу соединения, учитывая либо (а) массы компонентов в образце, либо (б) состав в виде массовых процентов компонентов. Вычисление эмпирической формулы из масс составляющих Чтобы определить эмпирическую формулу соединения, мы должны сначала вычислить количество каждого вещества, присутствующего в образце, а затем вычислить простейшее целочисленное отношение количеств. Результаты удобно оформить в виде таблицы. В следующем примере мы пройдем процедуру шаг за шагом, устанавливая ее по мере продвижения. Рабочий пример. Образец 18,3 г гидратированного соединения содержал 4,0 г кальция, 7,1 г хлора и только 7,2 г воды.Вычислите его эмпирическую формулу. Решение 1. Перечислите массу каждого компонента и его молярную массу. Хотя вода представляет собой молекулу, в расчетах относитесь к ней так же, как и к атомам. Ca Cl H2O Масса / г 4,0 7,1 7,2 Молярная масса / г моль-1 40,0 35,5 18,0 2. На основе этой информации рассчитайте количество каждого присутствующего вещества, используя выражение n = m / M. Ca Cl H2O Масса / г 4,0 7,1 7,2 Молярная масса / г моль-1 40,0 35,5 18,0 Количество / моль 4,0 / 40,0 = 0,10 7,1 / 35,5 = 0,20 7,2 / 18,0 = 0,40 Этот результат означает, что в данном образце содержится 0,10 моль кальций, 0,20 моль хлора и 0,40 моль воды. 3. Рассчитайте относительное количество каждого вещества, разделив каждое количество на наименьшее количество. Ca Cl H2O Масса / г 4,0 7,1 7.2 Молярная масса / г моль-1 40,0 35,5 18,0 Количество / моль 4,0 / 40,0 = 0,10 7,1 / 35,5 = 0,20 7,2 / 18,0 = 0,40 Количество / наименьшее количество = относительное количество 0,10 / 0,10 = 1,0 0,20 / 0,10 = 2,0 0,40 / 0,10 = 4.0 Относительные количества находятся в простом соотношении 1: 2: 4. Из этого результата вы можете видеть, что эмпирическая формула - CaCl2,4H2O. Упражнение 1 Образец гидратированного соединения был проанализирован и обнаружил, что он содержит 2,10 г кобальта, 1,14 г серы, 2,28 г кислорода и 4,50 г воды. Вычислите его эмпирическую формулу. CoSO4.7H2O Модификация проблемы этого типа заключается в определении отношения количества воды к количеству безводного соединения. Упражнение 2 10,00 г гидратированного хлорида бария нагревают до тех пор, пока не вытечет вся вода. Масса безводного соединения 8,53 г.Определите значение x в BaCl2.xH2O. BaCl2.2H2O x = 2 Вы должны быть готовы к вариациям в этом типе задач. Упражнение 3 Когда 127 г меди соединяются с кислородом. Образуется 143 г оксида. Какова эмпирическая формула оксида? [обратите внимание, что масса кислорода вам не дается - вы должны получить ее вычитанием] Расчет эмпирической формулы на основе процентного состава по массе Результат анализа соединения также может быть выражен в виде процентного состава по массе. Рабочий пример. Органическое соединение было проанализировано, и было обнаружено, что оно имеет следующий процентный состав по массе: 48,8% углерода, 13,5% водорода и 37,7% азота. Рассчитайте эмпирическую формулу соединения. Решение Если предположить, что масса образца составляет 100,0 г,мы можем сразу записать массу каждого вещества: 48,8 г углерода, 13,5 г водорода и 37,7 г азота. Затем мы устанавливаем стол, как и раньше. CHN Масса / г 48,8 13,5 37,7 Молярная масса / г моль-1 12,0 1,00 37,7 Количество / моль 48,8 / 12,0 = 4,07 13,5 / 1,00 = 13,5 37,7 / 14 = 2,69 Количество / наименьшее количество = относительное количество 4,07 / 2,69 = 1,51 13,5 / 2,69 = 5,02 2,69 / 2,69 = 1,00 Простейшее соотношение относительных величин 3 10 2 Эмпирическая формула = C3H10N2 Значения, близкие к целым числам, «округляются», чтобы получить простое соотношение. Это оправдано, поскольку небольшие отличия от целых чисел, вероятно, связаны с экспериментальной ошибкой. Однако в приведенном выше примере мы не можем оправдать округление 1,51 до 1 или 2, но мы можем получить простое соотношение, умножив относительные суммы на два.Попробуйте выполнить следующие упражнения, в которых вы должны решить, нужно ли округлять или умножать на коэффициент. Упражнение 4 Соединение углерода, водорода и кислорода содержит 40,0% углерода, 6,6% водорода и 53,4% кислорода. Вычислите его эмпирическую формулу. CH2O Упражнение 5 Определите формулу минерала со следующим массовым составом: Na = 12,1%, Al = 14,2%, Si = 22,1%, O = 42,1%, H2O = 9,48%. Na2Al2Si3O10.2H2O Упражнение 6 Образец 10,0 г соединения содержал 3,91 г углерода, 0,87 г водорода, а остальное - кислород. Рассчитайте эмпирическую формулу соединения. C3H8O3 Расчет реагирующих масс и объемов веществ, включая примеры, в которых некоторые реагенты находятся в избытке.В некоторых химических реакциях может оказаться, что один или несколько реагентов находятся в избытке и не полностью израсходованы в реакции. Количество продукта определяется количеством реагента, которого нет в избытке и поэтому он полностью расходуется в реакции. Это называется ограничивающим реагентом. Пример 1 5,00 г железа и 5,00 г серы нагревают вместе с образованием сульфида железа (II). Какая масса продукта формируется. Fe (s) + S (s) FeS (s) 1 моль 1 моль 1 моль 56 г 32 г 88 г Количество Fe = 5/56 моль = 0,0893 моль Количество S = 5/32 моль = 0,156 моль Нет достаточно Fe для реакции с 0,156 моль S, поэтому Fe является ограничивающим реагентом. 0,0893 моль Fe образует 0,0893 моль FeS Масса FeS = 0,0893 x 88 г = 7,86 г Упражнение 1 (а) В доменной печи,общая реакция: 2Fe2O3 (s) + 3C (s) 3CO2 (g) + 4Fe (s). Какова максимальная масса железа, которая может быть получена из 700 тонн оксида железа (III) и 70 тонн кокса? (1 тонна = 1000 кг) 436 тонн (b) При производстве карбида кальция CaO (s) + 3C (s) CaC2 (s) + CO (g) Какова максимальная масса карбида кальция, которую можно получить из 40 кг негашеной извести и 40 кг кокса? 46 кг (c) При производстве удобрения сульфат аммония H2SO4 (водн.) + 2NH3 (г) (NH4) 2SO4 (водн.) Какова максимальная масса сульфата аммония, которую можно получить из 2,0 кг серной кислоты и 1,0 кг аммиак? 2,7 кг (d) В процессе Solvay,аммиак восстанавливается по реакции 2NH4Cl (s) CaO (s) CaCl2 (s) + H2O (g) + 2NH3 (g) Какое максимальное количество аммиака может быть получено из 2,00 x 103 кг хлорида аммония и 500 кг негашеной извести? 304 кг (e) В реакции Термита 2Al (s) + Cr2O3 (s) 2Cr (s) + Al2O3 (s) Рассчитайте процентный выход, когда 180 г хрома получают в результате реакции между 100 г алюминия и 400 г оксид хрома (III). 93,5%