Как определить массу одной молекулы воды?
Домашние заданияЗадачи по химии
Анонимный вопрос
1 февраля 2018 · 243,6 K
Образование: высшее (бакалавр + магистр). Увлечения: спорт, путешествие, кофе:) · 13 мар 2018
Найдем массу одной молекулы воды.
1. Находим молекулярную массу воды: 16*1+1*2=18
2. Молярная масса = 18 г/моль
3. Масса 1 моля воды = 18 г
4. В 1 моле вещества содержится число Авогадро молекул 6,022*10 в 23 степени.
5. Чтобы найти массу одной молекулы, надо молярную массу разделить на число Авогадро, приблизительно будет 2,99*10 в минус 23 степени грамма.
Ответ: масса одной молекулы воды 2,99*10 в минус 23 степени грамма.
127,5 K
Массу одной молекулы воды:
1. Находим молекулярную массу воды: 16*1+1*2=18
2. Молярная масса = 18 г/моль
3. Масса… Читать дальше
Комментировать ответ…Комментировать…
Многие опыты показывают, что размер молекулы очень мал. Линейный размер молекулы или атома можно найти различными способами. Например, с помощью электронного микроскопа, получены фотографии некоторых крупных молекул, а с помощью ионного проектора (ионного микроскопа) можно не только изучить строение кристаллов, но определить расстояние между отдельными атомами в молекуле.
Используя достижения современной экспериментальной техники, удалось определить линейные размеры простых атомов и молекул, которые составляют около 10-8 см. Линейные размеры сложных атомов и молекул намного больше. Например, размер молекулы белка составляет 43*10-8 см.
Для характеристики атомов используют представление об атомных радиусах, которые дают возможность приближённо оценить межатомные расстояния в молекулах, жидкостях или твёрдых телах, так как атомы по своим размерам не имеют чётких границ. То есть атомный радиус – это сфера, в которой заключена основная часть электронной плотности атома (не менее 90…95%).
Размер молекулы настолько мал, что представить его можно только с помощью сравнений. Например, молекула воды во столько раз меньше крупного яблока, во сколько раз яблоко меньше земного шара.
Моль вещества
Массы отдельных молекул и атомов очень малы, поэтому в расчётах удобнее использовать не абсолютные значения масс, а относительные.
Относительная молекулярная масса (или относительная атомная масса) вещества Мr – это отношение массы молекулы (или атома) данного вещества к 1/12 массы атома углерода.
Мr = (m0) : (m0C / 12)
где m0 – масса молекулы (или атома) данного вещества, m0C – масса атома углерода.
Относительная молекулярная (или атомная) масса вещества показывает, во сколько раз масса молекулы вещества больше 1/12 массы изотопа углерода С12. Относительная молекулярная (атомная) масса выражается в атомных единицах массы.
Атомная единица массы – это 1/12 массы изотопа углерода С12. Точные измерения показали, что атомная единица массы составляет 1,660*10-27 кг, то есть
1 а.е.м. = 1,660 * 10-27 кг
Относительная молекулярная масса вещества может быть вычислена путём сложения относительных атомных масс элементов, входящих в состав молекулы вещества. Относительная атомная масса химических элементов указана в периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.
В периодической системе Д.И. Менделеева для каждого элемента указана атомная масса, которая измеряется в атомных единицах массы (а.е.м.). Например, атомная масса магния равна 24,305 а.е.м., то есть магний в два раза тяжелее углерода, так как атомная масса углерода равна 12 а.е.м. (это следует из того, что 1 а.е.м. = 1/12 массы изотопа углерода, который составляет большую часть атома углерода).
Зачем измерять массу молекул и атомов в а.е.м., если есть граммы и килограммы? Конечно, можно использовать и эти единицы измерения, но это будет очень неудобно для записи (слишком много чисел придётся использовать для того, чтобы записать массу). Чтобы найти массу элемента в килограммах, нужно атомную массу элемента умножить на 1 а.е.м. Атомная масса находится по таблице Менделеева (записана справа от буквенного обозначения элемента). Например, вес атома магния в килограммах будет:
m0Mg = 24,305 * 1 a.e.м. = 24,305 * 1,660 * 10-27 = 40,3463 * 10-27 кг
Массу молекулы можно вычислить путём сложения масс элементов, которые входят в состав молекулы. Например, масса молекулы воды (Н2О) будет равна:
m0Н2О = 2 * m0H + m0O = 2 * 1,00794 + 15,9994 = 18,0153 a.e.м. = 29,905 * 10-27 кг
Количество вещества принято считать пропорциональным числу частиц. Количество вещества – это физическая величина, характеризующая относительное число молекул и атомов в теле. Единица количества вещества называется молем (моль).
Моль равен количеству вещества системы, в которой содержится столько же молекул, сколько содержится атомов в 0,012 кг углерода С12. То есть, если у нас есть система с каким-либо веществом, и в этой системе столько же молекул этого вещества, сколько атомов в 0,012 кг углерода, то мы можем сказать, что в этой системе у нас 1 моль вещества.
Постоянная Авогадро
Количество вещества ν равно отношению числа молекул в данном теле к числу атомов в 0,012 кг углерода, то есть количеству молекул в 1 моле вещества.
ν = N / NA
где N – количество молекул в данном теле, NA – количество молекул в 1 моле вещества, из которого состоит тело.
NA – это постоянная Авогадро. Количество вещества измеряется в молях.
Постоянная Авогадро – это количество молекул или атомов в 1 моле вещества. Эта постоянная получила своё название в честь итальянского химика и физика Амедео Авогадро (1776 – 1856).
В 1 моле любого вещества содержится одинаковое количество частиц.
NA = 6,02 * 1023 моль-1
Молярная масса – это масса вещества, взятого в количестве одного моля:
μ = m0 * NA
где m0 – масса молекулы.
Молярная масса выражается в килограммах на моль (кг/моль = кг*моль-1).
Молярная масса связана с относительной молекулярной массой соотношением:
μ = 10-3 * Mr [кг*моль-1]
Масса любого количества вещества m равна произведению массы одной молекулы m0 на количество молекул:
m = m0N = m0NAν = μν
Количество вещества равно отношению массы вещества к его молярной массе:
ν = m / μ
Массу одной молекулы вещества можно найти, если известны молярная масса и постоянная Авогадро:
m0 = m / N = m / νNA = μ / NA
Более точное определение массы атомов и молекул достигается при использовании масс-спректрометра – прибора, в котором происходит разделение пучком заряженных частиц в пространстве в зависимости от их массы заряда при помощи электрических и магнитных полей.
Для примера найдём молярную массу атома магния. Как мы выяснили выше, масса атома магния равна m0Mg = 40,3463 * 10-27кг. Тогда молярная масса будет:
μ = m0Mg * NA = 40,3463 * 10-27 * 6,02 * 1023 = 2,4288 * 10-2 кг/моль
То есть в одном моле «помещается» 2,4288 * 10-2 кг магния. Ну или примерно 24,28 грамм.
Как видим, молярная масса (в граммах) практически равна атомной массе, указанной для элемента в таблице Менделеева. Поэтому когда указывают атомную массу, то обычно делают так:
Атомная масса магния равна 24,305 а.е.м. (г/моль).
Можете посчитать молярную массу для различных элементов и убедиться в правоте этого утверждения. Для расчёта молярной массы можно использовать простой калькулятор, который находится внизу страницы:
Масса атомов и молекул
Одной из важнейших характеристик атома
является его масса. Массы атомов и
молекул, выраженные в стандартных
единицах массы (г или кг), называются
абсолютными: mA
– абсолютная масса
атома, mM
– абсолютная масса молекулы. Их
значения очень малы, для практических
целей пользоваться ими неудобно.
Принято представлять массу атомов и
молекул в виде относительных величин,
определенных по отношению к массе атома
какого-либо элемента: Аr
– относительная масса атома, Mr
– относительная масса молекулы (от
лат. relativus – относительный).
Исторически первой единицей атомной
массы была масса атома Н – водородная
единица, введенная Дальтоном. С 1860 г. в
научной практике утверждается кислородная
единица атомной массы, предложенная
Берцелиусом. Неточность этих единиц и
неточность вычисленных по ним атомных
масс элементов проявилась, когда было
установлено. что большинство элементов
в природе состоит из атомов разной массы
– изотопов (для природного кислорода
это смесь 16О, 17О, 18О).
В настоящее время принята углеродная
единица измерения атомных масс, которая
равна 1/12 части массы изотопа углерода
12С. Она называется атомной
единицей массы (а.е.м.). Ее значение:
1 а.е.м. = (1,6605655 ± 0,0000086). 10-27
кг. В таблице Менделеева для каждого
элемента приведено значение относительной
атомной массы Аr,
которое показывает, во сколько раз атом
этого элемента тяжелее 1/12 части массы
изотопа углерода 12С. Это безразмерная
величина, но можно сказать, что она
составляет столько а.е.м. (наименование
а.е.м. обычно опускается).
Значения относительных атомных масс
элементов отличаются от целых чисел
(дробные). Это связано с тем, что большинство
элементов существуют в природе в виде
нескольких изотопов, количество которых
неодинаково. Например, в природе ~ 76%
атомов хлора имеют массу 35, а ~ 24% атомов
– массу 37. Отсюда относительная масса
хлора с учетом доли распространенности
каждого изотопа: Аr
(Cl) = 0,76 . 35 + 0,24 .
37 ≈ 35,5 . Кроме того, атомные массы изотопов
не равны точно целым числам из-за отличия
масс нуклонов (протонов и нейтронов в
ядре) от 1 а.е.м. и из-за “дефекта массы”.
Относительная молекулярная масса Mr
складывается из относительных масс
атомов, входящих в молекулу: Mr
(Н2О) = 2 . 1 + 16 = 18 . Для
веществ с немолекулярной структурой
(кристаллических) молекулярную массу
рассчитывают для условной молекулы
(формульной единицы): Mr
(NaCl) = 23 + 35,5 = 58,5.
Количество вещества. Моль.
Одна из важнейших физических величин,
часто используемых наряду с массой m
и объемом V веществ в
химических расчетах, – количество
вещества n (встречаются
и другие обозначения). Его единица
измерения в системе СИ – моль (от
лат. moles – количество,
счетное множество).
Моль – это количество вещества (порция
вещества), содержащее 6,02 . 1023
структурных единиц (т.е. любых частиц
вещества: молекул, атомов, ионов,
электронов, ядер).
Постоянная величина NA
= 6,0249 . 1023
моль -1 (для практических
расчетов принимается 6,02 . 1023
моль -1) –постоянная Авогадро
(число Авогадро)– показывает число
частиц в 1 моле любого вещества.
В молях можно измерять количества
вещества любых частиц, т.е. и вещество
в целом, и его составные части. Например:
1) 1 молекула водорода Н2 содержит
2 атома водорода Н
6,02 . 1023 молекул Н2
– 2 . 6,02 . 1023
атомов Н
1 моль Н2 –
2 моль Н
2) 1 моль углекислого газа СО2
содержит 1 моль молекул СО2, 1 моль
атомов С, 2моль атомов О, 3 моль ядер, 22
моль электронов
3) для веществ с немолекулярной структурой
1 моль вещества – это 6,02 . 1023
условных молекул (формульных единиц):
1 моль NaCl содержит 1 моль
ионов Na+, 1 моль ионов
Cl–
1 моль NaCl состоит из 1 моль
ионов Na+ и 1 моль
ионов Cl–
4) 1 моль карбоната натрия Na2CO3
содержит 1 моль групп СО3, 2 моль
ионов Na+, 1 моль ионов
СО3 2-, 1 моль атомов С, 3 моль
атомов О и т.д.
1 моль Na2CO3
состоит из 2 моль ионов Na+
и 1 моль ионов СО3 2-
Количество вещества можно определить
по формуле: n = N
/ NA
, если известно N
– число частиц вещества.
Количество вещества имеет массу. Масса
1 моля вещества называется его молярной
массой М. Молярную массу обычно
выражают в г/моль.
Молярная масса вещества, выраженная в
граммах, численно равна средней массе
структурной единицы вещества, выраженной
в а.е.м. Например:
1) вещество кислород состоит из молекул
О2. Масса 1 молекулы О2.
(молекулярная масса) составляет 32 а.е.м.,
а масса 6,02 . 1023 молекул (т.е.
1 моля кислорода) – 32 г. Это записывается
так: Mr
(О2) = 32 , М (О2) = 32 г/моль.
2) масса иона натрия: Аr
(Na+) = 23 а.е.м.,
масса 1моля ионов Na+:
М (Na+) = 23 г/моль
Количество вещества может быть выражено
и такой формулой: n
= m / M
,
где m – масса вещества
(т.е. число молей равно числу молярных
масс).
В химических расчетах удобно пользоваться
количественными величинами,
пропорциональными 1 молекуле, 1 атому,
1 иону и т.д., т.е. молями. Например, если
необходимо провести реакцию цинка с
соляной кислотой так, чтобы исходные
вещества прореагировали полностью, без
остатка, надо взять их точные количества:
Zn + 2 HCl
→ ZnCl2
+ H2
1 атом Zn реагирует с 2
молекулами HCl
6,02 . 1023 атомов – с 2 . 6,02
. 1023 молекулами, т.е.
1 моль атомов Zn – с 2 молями
молекул HCl, т.е.
1 молярная масса – с 2 молярными массами
(М(Zn) = 65 г/моль, М(HCl)
= 36,5 г/моль) т.е. 65 г – с 2 .
36,5 = 73 г, при этом получится 1 моль, т.е.
2 г H2 .
Через величины, пропорциональные этим,
можно рассчитать массы исходных веществ
для получения любых других количеств
продуктов реакции по данному уравнению:
m(Zn)
/ m(HCl) = 65 / 2
. 36,5
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Решение задач на количественные характеристики вещества:
количества вещества, массу и объем
Количество вещества (ν) связано с числом структурных единиц (N) в образце вещества, его массой (m) и объемом (V) — для газообразных веществ при н. у. — следующими уравнениями:
в которых
Vm = 22,4 л/моль (мл/ммоль, м3/кмоль) при н.у.,
NA = 6,02 • 1023 (постоянная Авогадро),
а молярная масса (М) численно равна относительной молекулярной массе вещества.
Цитаты из пособия «Задачи по химии 8-9 кл.» (авт. О.С. Габриелян и др.) использованы в учебных целях. Ссылка на покупку книги указана в конце конспекта.
ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
№ 1.
Определите абсолютную массу (в г) одной молекулы воды.
Ответ: m (молекулы Н2O) = 2,99 • 10–23 г.
№ 2.
Определите массу порции оксида серы (VI), содержащей 7,224 • 1023 атомов кислорода.
Ответ: m(SO3) = 32 г.
№ 3.
Сколько атомов азота содержится в оксиде азота (I), объем которого (н. у.) равен 20,16 л?
Ответ. N(N) = 10,836 • 1023.
№ 4.
Определите объем (н. у.) оксида углерода (IV), в котором содержится столько же атомов кислорода, сколько их содержится в 48 г карбоната кальция.
Ответ. V(СO2) = 16,12 л.
№ 5.
Определите относительную плотность сероводорода по водороду и по воздуху.
Ответ: DH2(H2S) = 17; Dвозд(H2S) = 1,17.
№ 6.
Плотность газа по кислороду равна 0,875. Определите число молекул, содержащихся в 15,4 г этого газа.
Ответ. N(газа) = 3,311 • 1023.
Решение задач на количественные характеристики
ЗАДАЧИ с КРАТКИМ ОТВЕТОМ
№ 7. Сплав содержит 16 г меди и 11,2 г железа. Атомов какого метала будет больше в данном образце сплава?
№ 8. Смешали 16,8 г азота и 15,68 л (н. у.) водорода. Какое суммарное число молекул обоих газов будет содержаться в данной смеси?
№ 9. Чему равна масса порции хлорида бария, содержащая 1,3244 • 1024 ионов хлора?
№ 10. Какую массу должен иметь образец нитрата калия, чтобы в нем было столько же атомов кислорода, сколько их содержится в образце сульфата натрия массой 21,3 г?
№ 11. Сколько атомов хлора содержится в смеси, состоящей из 16,68 г хлорида фосфора (V) и 16,5 г хлорида фосфора (III)?
№ 12. Вычислите массу смеси, содержащей 672 мл (н. у.) оксида азота (I), 0,125 моль оксида азота (II) и 1,15 г оксида азота (IV). Сколько атомов азота будет содержаться в этой смеси?
№ 13. Молекула некоторого газа имеет массу 6,063* 10–23г. Определите плотность данного газа по гелию.
№ 14. Вычислите плотность газа по азоту, если 1 л (н. у.) этого газа имеет массу 1,7857 г.
№ 15. Плотность газа по воздуху равна 2,207. Найдите плотность этого газа по хлору и массу одной молекулы этого газа (в г).
№ 16. Масса порции оксида алюминия равна массе порции оксида кремния (IV). В какой порции будет содержаться больше атомов кислорода?
№ 17. Порции метана СН4 и аммиака NH3 содержат одинаковое число атомов водорода. Какая порция будет иметь большую массу?
№ 18. Десять молекул газа имеют массу 6,063 * 10–22г. Определите плотность данного газа по водороду.
№ 19. Определите массу и объем (н. у.) аммиака, содержащего столько же атомов водорода, сколько их содержится в 2,55 г сероводорода.
Вы смотрели: Решение задач на количественные характеристики вещества. Выберите дальнейшие действия:
- Перейти к следующей теме: Решение задач с долей вещества в смеси, в соединении.
- Вернуться к списку конспектов по Химии.
- Проверить знания по Химии.
- Купить книгу Задачи по химии и способы их решения. 8-9 кл. / О.С. Габриелян и др. — М.: Дрофа.
