§18. Количество вещества

Вопрос в начале параграфа

✓ Предметом изучения химии являются вещества. А в каких единицах отмерять порции вещества?

Ответ:

Удобно отмерять порции вещества в единицах массы − миллиграммах, граммах, килограммах. Можно считать число частиц − число атомов, молекул, ионов − в порции вещества. Учёные нашли способ, который позволяет связать массу и число частиц, образующих вещество. Оказалось, что масса вещества в граммах, численно равная его относительной молекулярной, всегда будет содержать 6,02 * $10^{23}$ частиц этого вещества (молекул, атомов или ионов).
Например: в 34 г сероводорода содержится 6,02 * $10^{23}$ молекул сероводорода (Mr($H_{2}$ S) = 34).

Проверьте свои знания

1. Что называют количеством вещества? В каких единицах измеряется эта физическая величина?

Ответ:

Количество вещества − это порция вещества, содержащая определённое число частиц (атомов, молекул, ионов). Эта физическая величина обозначается латинской буквой n и имеет размерность "моль".

2. Что представляет собой число Авогадро? Как взаимосвязаны количество вещества и число Авогадро?

Ответ:

Число 6,02 * $10^{23}$ называют числом Авогадро в честь итальянского учёного Амедео Авогадро. Оно характеризует особую единицу измерения вещества, называемую количеством вещества. Следовательно, число Авогадро показывает, сколько частиц содержится в 1 моль вещества.

3. Какое количество вещества атомов каждого химического элемента содержит 1 моль веществ, формулы которых: $SO_{2}$, $H_{3}$ $PO_{4}$, $Fe_{2}$ $O_{3}$, $Ca(OH)_{2}$?

Ответ:

$SO_{2}$ содержит 1 атом серы и 2 атома кислорода, следовательно 1 моль сернистого газа содержит 1 моль серы и 2 моль кислорода.
$H_{3}$ $PO_{4}$ содержит 3 атома водорода, 1 атом фосфора и 4 атома кислорода, следовательно, 1 моль фосфорной кислоты содержит 3 моль водорода, 1 моль фосфора и 4 моль кислорода.
$Fe_{2}$ $O_{3}$ содержит 2 атома железа и 3 атома кислорода, следовательно, 1 моль оксида железа (III) содержит 2 моль железа и 3 моль кислорода.
$Ca(OH)_{2}$ содержит 1 атом кальция, 2 атома кислорода и 2 атома водорода, следовательно, 1 моль гидроксида кальция содержит 1 моль кальция, 2 моль кислорода и 2 моль водорода.

Примените свои знания

4. Не выполняя расчётов, расположите формулы веществ в порядке возрастания молярных масс: NaCl, AgCl, HCl, KCl.

Ответ:

Так как эти вещества имеет по одному атому хлора, то молярная масса веществ возрастает с ростом молярной массы второго элемента.
Расположим вещества в порядке возрастания молярных масс:
1) HCl,
2) NaCl,
3) KCl,
4) AgCl.

5. Какое количество вещества составляет: а) 5,6 г гидроксида калия KOH; б) 9,6 т серы S; в) 5,85 мг хлорида натрия NaCl?

Ответ:

а) Дано: m(KOH) = 5,6 г
Найти: n (KOH) − ?
Решение:
n (KOH) = m : M
n (KOH) = 5,6 г : 56 г/моль = 0,1 моль
Ответ: n (KOH) = 0,1 моль.

б) Дано: m(S) = 9,6 т
Найти: n (S) − ?
Решение:
n (S) = m : M
n (S) = 9600000 г : 32 г/моль = 300000 моль
Ответ: n (S) = 300000 моль.

в) Дано: m(NaCl) = 5,85 мг
Найти: n (NaCl) − ?
Решение:
n (NaCl) = m : M
n (NaCl) = 0,00585 г : 58,5 г/моль = 0,0001 моль
Ответ: n (NaCl) = 0,0001 моль.

6. Какое количество вещества составляют: а) 1,806 * $10^{23}$ молекул озона $O_{3}$; б) 1,204 * $10^{24}$ молекул углекислого газа $CO_{2}$; в) 12,8 г сернистого газа $SO_{2}$; г) порция метана $CH_{4}$, содержащая 6,02 * $10^{22}$ атомов углерода; д) порция воды $H_{2}$O, содержащая 3,6 * $10^{24}$ атомов водорода?

Ответ:

а) Дано:
N($O_{3}$) = 1,806 * $10^{23}$
Найти: n ($O_{3}$) − ?
Решение:
n ($O_{3}$) = N : Na, где n − количество вещества; N − количество молекул; Na − постоянная Авогадро.
n ($O_{3}$) = 1,806 * $10^{23}$ : 6,02 * $10^{23}$ = 0,3 моль
Ответ: n ($O_{3}$) = 0,3 моль.

б) Дано:
N($CO_{2}$) = 1,204 * $10^{24}$
Найти: n ($CO_{2}$) − ?
Решение:
n ($CO_{2}$) = N : Nа, где n − количество вещества; N − количество молекул; Na − постоянная Авогадро.
n ($CO_{2}$) = 1,204 * $10^{24}$ : 6,02 * $10^{23}$ = 2 моль
Ответ: n ($CO_{2}$) = 2 моль.

в) Дано:
m ($SO_{2}$) = 12,8 г
Найти: n ($SO_{2}$) − ?
Решение:
n ($SO_{2}$) = m : M, где n − количество вещества; m − масса вещества; M − молярная масса
n ($SO_{2}$) = 12,8 г : 64 г/моль = 0,2 моль
Ответ: n ($SO_{2}$) = 0,2 моль.

г) Дано:
N (C) = 6,02 * $10^{22}$
Найти: n ($CH_{4}$) − ?
Решение:
Молекула метана состоит из одного атома углерода и четырех атомов водорода. Значит n (C) = n ($CH_{4}$)
n (C) = N : Nа, где n − количество вещества; N − количество молекул; Na − постоянная Авогадро.
n (C) = 6,02 * $10^{22}$ : 6,02 * $10^{23}$ = 0,1моль
n ($CH_{4}$) = 0,1 моль
Ответ: n ($CH_{4}$) = 0,1 моль.

д) Дано:
N (H) = 3,6 * $10^{24}$
Найти: n ($H_{2}$O) − ?
Решение:
Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Значит n($H_{2}$O) = n(H) : 2, следовательно N ($H_{2}$O) = N (H) : 2
N ($H_{2}$O) = 3,6 * $10^{24}$ : 2 = 1,8 * $10^{24}$
n ($H_{2}$O) = N : Na, где n − количество вещества; N − количество молекул; Na − постоянная Авогадро.
n ($H_{2}$O) = 1,8 * $10^{24}$ : 6,02 * $10^{23}$ = 3 моль
Ответ: n ($H_{2}$O) = 3 моль.

7. Масса 0,2 моль одного из соединений азота с кислородом равна 6 г. Определите молярную массу и формулу вещества.

Ответ:

Дано:
n = 0,2 моль
m = 6 г
Найти:
M − ?
Формула − ?
Решение:
Зная количество вещества и массу, найдем молярную массу:
M = m : n
M = 6 г : 0,2 моль = 30 г/моль
Ar(N) = 14
Ar(O) = 16
Mr(NO) = Ar(N) + Ar(O) = 14 + 16 = 30
Следовательно, соединение имеет формулу − NO.
Ответ: M = 30; формула вещества − NO.

Используйте дополнительную информацию

8. Предложите формулу для расчёта массы вещества, если известно число его молекул.

Ответ:

Зная число молекул, можно найти количество вещества по формуле: n = N : Na, так как Na − постоянная величина.
Зная количество вещества, можно найти его массу по формуле: m = n * M, так как M можно посчитать для любого вещества.
Таким образом, получаетcя формула: m = (N : Na) * M.