Задача 4. Какое количество вещества содержится в 33 г оксида углерода (IV)?

Что такое моль?

Характеристики физических тел, химических веществ описываются при помощи определенных параметров, которые имеют единицы измерения. Так, например, масса любого вещества в системе СИ измеряется в килограммах, а объем в литрах.

При составлении химических уравнений мы рассматриваем качественный состав химической реакции, то есть определяем, какие вещества вступают в химическую реакцию, и какие образуются. Например, реакция магния с серой описывается следующим химическим уравнением:

Mg + S = MgS.

Из уравнения реакции следует, что при взаимодействии одного атома магния с одним атомом серы образуется одна формульная единица сульфида магния MgS. Естественно, невозможно взвесить один или два атома. Это и не нужно, так как для определения количества частиц, вступающих и образующихся в результате химических реакций, используется физическая величина – количество вещества.

Количество вещества – физическая величина, которая определяет количество структурных частиц (атомов, молекул, ионов) в определенной порции вещества.                  В системе СИ количество вещества допускается обозначать двумя символами: «n» (эн) и «𝜈» (ню). В химии более распространен второй символ, это греческая буква ню.

Любая физическая величина имеет единицу измерения. Единицей измерения количества вещества является моль. Сколько же частиц составляет 1 моль?

Моль – это количество вещества, содержащее столько же частиц (атомов, молекул, ионов), сколько содержится атомов углерода в 12 г углерода.

Термин «моль» происходит от латинского слова moles – количество, масса, счётное множество. Слово «моль» не склоняется, если перед ним есть число, но склоняется, если числа нет. Например: взято 2 моль водорода, определение моля.

Путем измерений было установлено, что в 12 г углерода, содержится 6,02·10²³ атомов углерода. Следовательно, 1 моль любого вещества содержит одинаковое количество структурных частиц, а именно 6,02·10²³. Вода количеством вещества 1 моль содержит 6,02·10²³ молекул воды. Железо количеством вещества 1 моль содержит 6,02∙10²³ атомов железа и так далее. 

Количество структурных частиц, содержащихся в 1 моль любого вещества, – величина постоянная, и названа в честь итальянского ученого Амадео Авогадро – постоянной (числом) Авогадро. Постоянную Авогадро обозначают символом N_A.

                                                     N_A = 6,02·10²³ атомов

Какова единица измерения постоянной Авогадро? Данная величина показывает количество частиц N, содержащихся в 1 моль 𝜈. Можем записать:        

                                              n = N / N_A

где N – число структурных звеньев, а N_A — постоянная Авогадро

                                                      n = m / M

где m – масса вещества (г), а М – его молярная масса (г/моль).

                                              n= V /V_m

где V – объем газа (л), а V_m – молярный объем (л/моль). V_m = 22,4(л/моль).

Примеры решения задач

Рассмотрим примеры задач, в которых используются понятия моль, количество частиц, постоянная Авогадро.

Задача 1. Определите количество атомов, содержащихся в 2 моль фосфора.

Решение:

Для нахождения количества частиц, в данном случае атомов фосфора, мы должны применить формулу:

N = n ·NA

N(P) = 2 моль·6,02∙10²³ атомов = 12,04·10²³ атомов

Ответ: 12,04·10²³ атомов фосфора

Задача 2. Вычислите массу (г) железа, взятого количеством вещества 0, 5 моль?

Дано: ν(Fe)=0,5 моль

Найти: m(Fe) -?                               

                          Решение:

     m = M · ν

M(Fe) = Ar(Fe) = 56 г/моль (Из периодической системы)

m (Fe) = 56 г/моль · 0,5 моль = 28 г

 

Ответ: m (Fe) =28 г

 

Задача 3. Вычислите массу (г) 12,04· 10²³ молекул оксида кальция CaО?

 

Дано: N(CaO)= 12,04 ·10²³ молекул

Найти: m(СaO) -?

 

                                         Решение:

m = M · ν,         ν= N/N_a,

следовательно, формула для расчёта

m = M · (N/N_a)

M(CaO) = Ar(Ca) + Ar(O) = 40 + 16 = 56 г/моль

m= 56 г/моль · (12,04 10²³/6.02 ·10²³ 1/моль) = 112 г

Ответ: m= 112 г

Задача 4. Какое количество вещества содержится в 33 г оксида углерода (IV)?

5. Какое число молекул содержится в 2,5 моль кислорода?

Ответ: N (O₂) = 1,505 • 10²⁴.

 

Упражнения и задачи

1.  Рассчитайте количество вещества углекислого газа (СO₂), если число его молекул равно    1) 1,204·10²⁴;  2) 3,01·10²³;

2. Вычислите число молекул в указанных ниже веществах, если их количество вещества равно:       1) 5 моль кислорода O2;     2) 0,25 моль бромоводорода HBr;

3. Какое количество вещества содержится в 54 г воды?

4. Вычислите массу (г) 18,06· 10²³  молекул оксида кальция К2О.