За окном – дождь и пронизывающий ветер. Холодно. В такую погоду музы особенно активны. Они слетаются в гости и садятся ко мне на плечо. На правое. Сразу все. И, свесив ноги, начинают болтать друг с другом. Я им уже не нужна. Ребята, о чем это вы? Мне, как и вам, тоже хочется чая с имбирем. И шоколада. И венских вафель. Но я обещала написать статью (и не одну) о массовой доле элемента. Такие расчеты очень важны для развития логических основ алгоритмики. Умение определять массовую долю (или компоненты системы по известной массовой доле) пригодится и во время учебы в медицинском, и во врачебной практике. Поэтому, берем тетрадку, ручку, карандаш и ластик, читаем статью и записываем вместе со мной решение задач. Вначале, как всегда, теория практики. Разберемся с основными понятиями.
Доля – часть чего-нибудь (толковый словарь С.И. Ожегова)
Массовая доля – число, показывающее отношение массы части к общей массе целого или по-другому, отношение массы компонента системы к массе всей системы. Эта величина обозначается греческой буквой “омега” и может выражаться в долях единицы или в процентах.
Например, мы купили у бабули на рынке ведро яблок и груш общей массой 10 кг. Дома разделили фрукты на две кучки. Масса груш составила 3 кг. Значит, массовая доля груш 3/10 = 0,3 (30%). Вспомнили, как рассчитать массовую долю? Отлично! Поехали дальше.
Массовая доля элемента в соединении – число, показывающее, какую часть составляет масса всех атомов данного элемента в молекуле вещества от общей массы молекулы, определяется отношением массы атомов к массе молекулы. Разберемся на примере конкретной задачи
Задача 1
Определите массовую долю железа в оксиде железа (III)
Записываем формулу массовой доли в общем виде, затем конкретизируем ее. Читаем внимательно и следим за моими руками. Массовая доля элемента в соединении определяется отношением массы атомов (числитель) к массе молекулы (знаменатель), то есть:
1) в числителе мы работаем с атомами того элемента, чью массовую долю определяем, для этого умножаем атомную массу элемента (молярная масса атомов) на число атомов этого элемента
2) в знаменателе мы записываем молярную массу вещества
Это очень легкая прямая задача. Попробуем решить обратные задачи – по известной массовой доле определяем неизвестный элемент (вернее, его атомную массу), либо неизвестное число атомов углерода в общей формуле класса органических веществ.
Задача 2
Соединение элемента имеет формулу Э2О3, массовая доля элемента в нем 68,42%. Установите элемент.
Для определения неизвестного элемента необходимо рассчитать его атомную массу (молярную массу атомов), а затем по Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева по атомной массе определяем химический элемент.
Алгоритм решения задачи строим на основании алгебраической формулы определения массовой доли элемента в соединении. Атомную массу элемента обозначаем как неизвестное Х. В числителе записываем массу атомов того элемента, чья массовая доля представлена в условии, в знаменателе – молярную массу вещества в общем виде. Решаем уравнение. По рассчитанной атомной массе определяем элемент. Это хром. Записываем формулу и называем вещество.
Задача 3
Оксид неизвестного пятивалентного элемента содержит 56,34% кислорода. Определите этот элемент.
Задача 4
Массовая доля водорода в алкине CnH2n-2 составляет 12,2 %. Определите число атомов углерода
Алгоритм решения задачи строим на основании алгебраической формулы определения массовой доли элемента в соединении. В числителе записываем массу атомов того элемента, чья массовая доля представлена в условии, в знаменателе – молярную массу вещества в общем виде. Решаем уравнение, определяем неизвестное n, записываем формулу, называем вещество. Это гексин.
Задача 5
Массовая доля водорода в молекуле алкина CnH2n-2 равна 11,11 %. Определите число атомов углерода
Если вы думаете, что все так просто, вы очень и очень ошибаетесь. То ли еще будет! Гораздо более веселые задачи вас ожидают в следующей статье – “Массовая доля элемента в соединении”. Но это будет завтра. Сегодня музы устали от пустой болтовни и улетели в теплые края. А я, довольная проделанной работой, иду пить чай с имбирем, лимоном и медом! Чего и вам желаю.
Приходите ко мне на занятия, и вы будете поражены тем, что всего за ТРИ ЧАСА сможете усвоить объем знаний, намного превышающий тот, который вам вкладывали в голову на протяжении ТРЕХ ЛЕТ! Занятие будет проходить динамично, интересно, весело, но главное, РЕЗУЛЬТАТИВНО! Вы блестяще сдадите ЕГЭ по химии и станете студентом престижного медицинского ВУЗа!
Вы готовитесь к ЕГЭ и хотите поступить в медицинский? Обязательно посетите мой сайт Репетитор по химии и биологии http://repetitor-him.ru. Здесь вы найдете огромное количество задач, заданий и теоретического материала, познакомитесь с моими учениками, многие из которых уже давно работают врачами. Звоните мне +7(903) 186-74-55. Приходите ко мне на курс, на Мастер-классы “Решение задач по химии” – и вы сдадите ЕГЭ с высочайшими баллами, и станете студентом престижного ВУЗа!
PS! Если вы не можете со мной связаться из-за большого количества звонков от моих читателей, пишите мне в личку ВКонтакте, или на Facebook. Я обязательно отвечу вам.
Репетитор по химии и биологии кбн В.Богунова
Как найти массовую долю вещества
В процессе изучение молекулярных химических формул рано или поздно настает момент, когда необходимо изучить способ определять массовую долю того или иного элемента. Это относительно несложный процесс, если предварительно изучить все тонкости расчета.
1
Что такое массовая доля?
- Ученику в ходе изучения химических реакций с различными элементами, смесями и системами, приходится сталкиваться с необходимостью расчета концентрации выбранного вещества в многокомпонентных смесях. Сама по себе массовая доля – это соотношение массы конкретного элемента, входящего в состав смеси, к массе самой смеси.
- В уравнениях ее обозначают греческой буквой «омега» и исчисляется она в процентах. Именно поэтому, если при расчетах ее значение окажется больше 100, рекомендуют перепроверить вычисления. Минимальное ее значение может равняться нулю.
- На основании закона о сохранении массы веществ, участвующих в химической реакции, высчитают концентрацию каждой отдельной составляющей в смеси или веществе. Расчет концентрации важен не только на уроках химии – изготовление лекарств, расчет количества удобрений и приготовление рассолов без него просто невозможны.
2
Способы расчета
Поскольку массовая доля вещества – это соотношение массы элемента в выбранной частице смеси с ее молекулярной массе, расчет происходит по схеме:
w = (m · m) / 100%
Общая концентрация всех составляющих смеси окажется равна единице или ста процентам – в зависимости от выбранных величин расчета. В зависимости от того, концентрацию чего необходимо узнать, формула немного меняется:
- Доля химического элемента. Ее рассчитают по формуле, отражающей ее зависимость по отношению к атомной массе ее элемента, помноженной на количество его атомов в соединении и к массе молекул вещества. Схожим способом высчитывают массовую долю какой-либо составляющей в кристаллогидратах и других смесях с водой, поскольку большинство элементов в минералах пребывают именно в таком виде.
w(O) = (Mr · 2) / m) х 100%
Для облегчения проведения подсчетов массовых долей всех составляющих вещества, используют часть вещества такого размера, чтобы она равнялась ее молярной массе. Это поможет уровнять массу элемента в ее составе к его молярной массе, помноженной на количество его атомов в молекуле. - Доля веществ в смеси или растворе. В этом случае схема изменится не сильно: на месте числителя окажется масса вещества раствора и в качестве знаменателя – масса самого раствора целиком.
w = (m (в-ва) · m (р-ра)) / 100%
В процессе расчета рекомендуют помнить, что для определения массовой концентрации нужно брать соотношение со всем раствором, а не только с количеством растворителя. - Примеси. В данном случае для расчета концентрации какого либо соединения, из 100% необходимо будет вычесть доли всех примесей. Например, если речь идет о полученном из минералов железе и количество примесей не превышает 80%, то расчет содержания чистого железа в исходном материале будет таков:
100 – 80= 20%.
Расчет массовой доли вещества довольно прост, если знать индекс элементов, их молярную массу и внимательно следить за расчетами.
Что такое массовая доля в химии? Знаете ли вы ответ? Как находить массовую долю элемента в веществе? Сам процесс вычисления вовсе не так сложен. А вы еще испытываете затруднения в подобных задачах? Тогда вам улыбнулась удача, вы нашли эту статью! Интересно? Тогда скорее читайте, сейчас вы все поймете.
Что такое массовая доля?
Итак, для начала выясним, что такое массовая доля. Как находить массовую долю элемента в веществе, ответит любой химик, так как они часто употребляют этот термин при решении задач или во время пребывания в лаборатории. Конечно, ведь ее расчет – их повседневная задача. Чтобы получить определенное количество того или иного вещества в лабораторных условиях, где очень важен точный расчет и все возможные варианты исхода реакций, необходимо знать всего пару простых формул и понимать суть массовой доли. Поэтому эта тема так важна.
Этот термин обозначается символом “w” и читается как “омега”. Он выражает отношение массы данного вещества к общей массе смеси, раствора или молекулы, выражается дробью или в процентах. Формула расчета массовой доли:
w = m вещества / m смеси.
Преобразуем формулу.
Мы знаем, что m=n*M, где m – масса; n – количество вещества, выраженное в единицах измерения моль; M – молярная масса вещества, выраженная в грамм/моль. Молярная масса численно равна молекулярной. Только молекулярная масса измеряется в атомных единицах масс или а. е. м. Такая единица измерения равна одной двенадцатой доле массы ядра углерода 12. Значение молекулярной массы можно найти в таблице Менделеева.
Количество вещества n нужного объекта в данной смеси, равно индексу, умноженному на коэффициент при данном соединении, что очень логично. Например, чтобы рассчитать количество атомов в молекуле, надо узнать, сколько атомов нужного вещества находится в 1 молекуле = индекс, и умножить это число на количество молекул = коэффициент.
Не стоит бояться таких громоздких определений или формул, в них прослеживается определенная логика, поняв которую, можно даже сами формулы не учить. Молярная масса M равна сумме атомных масс Ar данного вещества. Напомним, что атомная масса – масса 1 атома вещества. То есть исходная формула массовой доли:
w = ( n вещества*M вещества)/m смеси.
Из этого можно сделать вывод, что если смесь состоит из одного вещества, массовую долю которого надо вычислить, то w=1, так как масса смеси и масса вещества совпадают. Хотя смесь априори не может состоять из одного вещества.
Так, с теорией разобрались, но как находить массовую долю элемента в веществе на практике? Сейчас все покажем и расскажем.
Проверка усвоенного материала. Задача легкого уровня
Сейчас мы разберем две задачи: легкого и среднего уровня. Читайте далее!
Необходимо узнать массовую долю железа в молекуле железного купороса FeSO4*7 H2O. Как решить эту задачу? Рассмотрим решение далее.
Решение:
Возьмем 1 моль FeSO4*7 H2O, тогда узнаем количество железа, умножив коэффициент железа на его индекс: 1*1=1. Дан 1 моль железа. Узнаем его массу в веществе: из значения в таблице Менделеева видно, что атомная масса железа 56 а. е. м. = 56 грамм/моль. В данном случае Ar=M. Следовательно, что m железа = n*M = 1 моль* 56 грамм/моль = 56 г.
Теперь нужно найти массу всей молекулы. Она равна сумме масс исходных веществ, то есть 7 моль воды и 1 моль сульфата железа.
m= (n воды* M воды) + (n сульфата железа*M сульфата железа) = (7 моль*(1*2+16) грамм/моль) + (1 моль* (1 моль*56 грамм/моль+1 моль*32 грамм/моль + 4 моль*16 грамм/моль) = 126+152=278 г.
Остается лишь разделить массу железа на массу соединения:
w=56г/278 г=0.20143885~0.2=20%.
Ответ: 20%.
Задача среднего уровня
Решим более сложную задачу. В 500 г воды растворено 34 г нитрата кальция. Нужно найти массовую долю кислорода в полученном растворе.
Решение
Так как при взаимодействии Ca(NO3)2 с водой идет только процесс растворения, а из раствора не выделяются продукты реакции, масса смеси равна сумме масс нитрата кальция и воды.
Нам нужно найти массовую долю кислорода в растворе. Обратим внимание на то, что кислород содержится как в растворенном веществе, так и в растворителе. Найдем количество искомого элемента в воде. Для этого посчитаем моль воды по формуле n=m/M.
n воды=500 г/(1*2+16) грамм/моль=27.7777≈28 моль
Из формулы воды H2O найдем, что количество кислорода = количеству воды, то есть 28 моль.
Теперь найдем количество кислорода в растворенном Ca(NO3)2. Для этого узнаем количество самого вещества:
n Ca(NO3)2=34 г/(40*1+2*(14+16*3)) грамм/моль≈0.2 моль.
n Ca(NO3)2 относится к n O как 1 к 6, что следует из формулы соединения. Значит, n O = 0.2 моль*6 = 1.2 моль. Суммарно количество кислорода равно 1.2 моль+28 моль=29.2 моль
m O= 29.2 моль*16 грамм/моль=467.2 г.
m раствора=m воды + m Ca(NO3)2= 500 г+34 г=534 г.
Осталось только само вычисление массовой доли химического элемента в веществе:
w O=467.2 г /534 г≈0.87=87%.
Ответ: 87%.
Надеемся, что мы понятно объяснили вам то, как находить массовую долю элемента в веществе. Данная тема вовсе не сложная, если в ней хорошо разобраться. Желаем вам удачи и успехов в будущих начинаниях.
Статьи
Линия УМК О. С. Габриеляна. Химия (8-9)
Химия
Массовая доля вещества
Ребятам, впервые пришедшим на урок химии, кажется: «Ух, какой отличный предмет. Столько разноцветных баночек и скляночек в лабораторном ящике. Вот сейчас я как нахимичу, друзья ахнут и выпадут в осадок».
Однако, при виде ровных рядков непонятных формул на доске энтузиазм у ребят испаряется быстрее, чем происходит взгонка кристаллов йода. Если подходить к химии, как к науке, которой нет места в реальной жизни, и просто заучивать ряды формул, то интерес может умереть очень быстро.
10 января 2019
Но все становится намного веселее, если поискать примеры химических реакций вокруг нас.
Костер в летнем походе, сквашивание овощей, изменение вкуса любимых блюд с помощью соли или сахара — это все химия.
Сегодня мы разберем одну из базовых тем «Массовая доля вещества в растворе».
Если хорошо изучить тему и научиться быстро решать задачи, можно не только определить, сколько ложек сахара бабушка добавила в свой чай, но и находить ответы на сложные криминалистические задачи.
Но перед тем, как приступить к практической части, стоит разобраться с теорией.
ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ
Основными терминами в этой теме будут:
-
Раствор — однородная смесь различных веществ в жидком виде.
-
Компоненты — вещества, которые подлежат смешиванию для получения раствора.
-
Растворитель — жидкий компонент, к которому добавляют субстанции для получения раствора.
-
Растворенное вещество — твердые или жидкие вещества, которые добавляют к растворителю для получения раствора.
-
Массовая доля — отношение массы вещества к массе раствора, в котором оно содержится.
-
Концентрация — отношение количества растворенного вещества к растворителю, выраженное в процентах.
Когда мы смешиваем между собой жидкости, которые идеально растворяются друг в друге, например воду и спирт, то можем любой из этих компонентов считать растворителем. Однако традиционно в водных растворах вода является растворителем, а второй ингредиент — растворенным веществом.
НЕОБХОДИМЫЕ ФОРМУЛЫ
Массовая доля вещества обозначается буквой греческого алфавита ω — омега. Чтобы ее определить, используется формула для вычисления массовой доли вещества.
ω (в-ва)= m (в-ва)/ m (р-ра) (1)
В этом равенстве массовая доля принимает значение от 0 до 1.
Однако в задачах чаще используется процентное соотношение, которое получается по следующей формуле:
ω (в-ва)= m (в-ва)/ m (р-ра)*100% (2)
Масса раствора равна сумме его компонентов.
m (р-ра)=m (в-ва)+m (р-ля) (3)
В случае двухкомпонентного раствора массовая доля растворенного вещества и массовая доля растворителя в сумме дают 100%
ω (в-ва)+ω (р-ля)=100% (4)
Масса раствора находится сложением масс компонентов, входящих в раствор
m (р-ра)=m (в-ва)+m (р-ля)(5)
Для успешного решения задачи на определение массовой доли вещества в растворе следует вспомнить еще одну формулу, которая связывает массу вещества, его объем и плотность.
m (в-ва)=p(в-ва)*V(в-ва) (6)
Напомним, что плотность воды составляет 1 г/мл. Это значит, что 100 мл воды весит ровно 100 гр.
Если возникает недопонимание теоретической части, более подробно теория изложена в учебнике «Химия. 8 класс» под редакцией О. С. Габриеляна, который можно найти на портале электронных учебников LECTA
#ADVERTISING_INSERT#
1. Массовую долю элемента в веществе рассчитывают по формуле:
.
2. Если имеется (1) моль вещества, то его масса равна
.
3. (1) моль вещества содержит (x) моль элемента. Поэтому масса элемента, содержащегося в веществе, равна
m(эл.)=n(эл.)⋅M(эл.)=xмоль⋅Mг/моль
.
4. Подставив массу элемента и массу вещества в формулу ((1)), получим формулу ((2)), которой и воспользуемся для вычисления:
w(эл.)=xмоль(эл.)⋅Mг/моль(эл.)1моль⋅M г/моль(вещества)⋅100
.
Пример:
таким образом, например, расчёт массовой доли углерода в оксиде углерода((IV)) должен выглядеть так:
1. по формуле вещества видно, что (1) моль
CO2
содержит (1) моль химического элемента (C).
2. Если имеется (1) моль
CO2
, то его масса равна
.
3. А (1) моль элемента (C) имеет массу
.
4. Таким образом, массовая доля элемента (C) в
CO2
равна
27,3
%
.
