3. Молярная масса вещества m.

В международной системе единиц (СИ) за единицу количества вещества принят моль.

Моль  это количество вещества, содержащее столько же частиц (молекул, атомов, ионов, электронов и т.д.), сколько атомов углерода содержится в 12 г изотопа ¹²С.

Число атомов в 12 г изотопа углерода ¹²С равно 6,0210²³. Эта физическая величина называется постоянной Авогадро (или числом Авогадро), обозначается N_A, и имеет размерность 1/моль или моль^1.

Молярная масса  это масса одного моль вещества. Ее можно рассчитать по формуле:

M(X) = m0(Х)NA

(2)

где m₀(Х)  молекулярная масса вещества Х;

N_A  постоянная Авогадро.

Отметим, что молярная масса численно равна относительной молекулярной массе, но при этом имеет размерность [г/моль]. Таким образом, для Al₂(SO₄)₃ M = М_r = 342 г/моль.

Соотношение между количеством вещества (n) и его массой m выражается формулой:

(3)

Количество вещества также можно определить, зная число его частиц:

(4)

Пример 1. Определить элемент, атом которого имеет массу 2,6610^–23 г.

Решение.

По формуле (2) найдем молярную массу элемента:

M(X) = m(Х)N_A = 2,6610^–236,0210²³  16 г/моль.

В Периодической таблице Д.И.Менделеева находим, что данный элемент  кислород.

Пример 2. Найти количество Н₂SO₄, если масса вещества равна 9,8 г.

Решение.

По формуле (3) находим:

Пример 3. Найти массу НCl, если количество вещества равно 0,2 моль.

Решение.

По формуле (3) находим:

Пример 4. Найти число молекул, содержащихся в 0,05 моль НNO₃.

Решение.

По формуле 4 находим:

Пример 5. Найти массу Cl₂, если число молекул вещества равно 1,210²².

Решение.

Из формул (3) и (4) следует:

.

Отсюда:

Задание для самостоятельной работы

1. Найти массу молекулы O₃.

2. Определить элемент, атом которого имеет массу 1,8310^–26 кг.

3. Найти количество Na₂CO₃, если масса вещества равна 5,3 г.

4. Найти массу NaCl, если количество вещества равно 0,4 моль.

5. Найти число молекул, содержащихся в 0,025 моль Н₃PO₄.

6. Найти массу He, если число молекул вещества равно 2,410²⁴.

3.3. Основные стехиометрические законы химии

Стехиометрия  это раздел химии, в котором рассматриваются массовые или объемные отношения между реагирующими веществами.

1. Закон сохранения массы веществ.

Массы веществ, вступивших в реакцию, равны массе веществ, образовавшихся в результате реакции.

2. Закон постоянства состава.

Каждое чистое соединение имеет один и тот же состав, независимо от способа его получения.

3. Закон стехиометрических соотношений.

Отношение количеств реагирующих веществ (в молях) равно отношению соответствующих коэффициентов в уравнении реакции.

Пример 1. Найти количество гидроксида натрия, которое потребуется для полной нейтрализации 5 моль серной кислоты.

Решение.

Из уравнения реакции:

H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O

видно, что на нейтрализацию 1 моль H₂SO₄ затрачивается 2 моль NaOH. Согласно закону стехиометрических соотношений:

.

Отсюда следует, что на нейтрализацию 5 моль H₂SO₄ потребуется 10 моль NaOH:

Пример 2. Найти массу FeCl₃, вступившего в реакцию с 0,3 моль гидроксида калия.

Решение.

Запишем уравнение реакции:

FeCl₃ + 3KOH = Fe(OH)₃↓ + 3KCl

Согласно закону стехиометрических соотношений:

.

Отсюда:

Из уравнения (3):

Пример 3. Хлорид бария массой 6,24 г прореагировал с избытком сульфата железа (III). Найти массу образовавшихся осадка и хлорида железа (III).

Решение.

Запишем уравнение реакции:

3BaCl₂ + Fe₂(SO₄)₃ = 3BaSO₄↓ + 2FeCl₃

Согласно закону стехиометрических соотношений:

.

Количество BaCl₂ равно:

Тогда:

Аналогично:

Пример 4. Найти массу нитрата натрия, в которой содержится 6 г кислорода.

Решение.

Из формулы нитрата натрия NaNO₃ следует, что в 1 моль соединения содержится 3 моль атомов кислорода. Тогда:

Задание для самостоятельной работы

1. Найти массу сульфата меди, содержащего 6,4 г кислорода.

2. Найти массу сульфата бария, которая образуется при взаимодействии раствора хлорида бария, содержащего 62,4 г соли с избытком раствора сульфата алюминия.

3. При растворении алюминия в разбавленной серной кислоте образовалось 0,171 г соли. Найти массы прореагировавших Al и H₂SO₄.

4. Найти массу фосфора, которую необходимо сжечь, чтобы получить оксид фосфора (V) массой 7,1 г.