Типовые задачи по химии первого года обучения

К самым простым химическим задачам относятся: выяснение массовых долей хим. элементов (омега) по известной формуле, выяснение массовых отношений хим. элементов по известной формуле и обратные задачи.

Следует различать понятия "Массовая доля" и "Массовое отношение".

Массовая доля - омега может быть выражена в пределах 100%, или числом до 1. Например, если молекулу Н₂SO₄ принять за 1, то массовые доли хим. элементов будут выражены числами меньше единицы. Если принять эту же молекулу за 100%, то массовые доли хим. элементов будут выражены числами меньше 100%. Массовая доля указывает какая часть от целого принадлежит каждому хим. элементу в молекуле вещества. Рассмотрим пример молекулы серной кислоты. Мы имеем массовые доли хим. элементов водорода, серы и кислорода:

• Н - 0,02
• S - 0,33
• O - 0,65

Cложим их - получим единицу: 0,02+0,33+0,65=1

Чтобы выразить эти же числа в процентах следует каждое из них умножить на сто. Получится: 2%+33%+65%=100%
Чтобы найти массовую долю хим. элемента в веществе (омега) нам понадобится относительная молекулярная масса вещества, которую мы выясняем по известной нам таблице атомных масс.

а) Способ решения с помощью пропорции:

Для молекулы воды имеем:

Mr (H₂O)=2+16=18

Пропорции решаются крест-накрест:

х = 2  •1/18=0,11 (массовая доля хим. элемента водорода)                                                     у =16•1/18=0,89 (массовая доля хим. элемента кислорода)

0,11+0,89=1

Выразим массовую долю в процентах:

0,11х100=11% (массовая доля хим. элемента водорода)                                                         0,89х100=89% (массовая доля хим. элемента кислорода)

11%+89%=100%

б) Способ решения с помощью формулы 'масса элемента в молекуле/масса одной молекулы'

Для сероводорода имеем:

Mr (H₂S)=2+32=34

2/34=0,059 или 5,9% - массовая доля элемента водорода,

32/34=0,941 или 94,1% - массовая доля элемента кислорода.

Теперь решим обратную задачу. Дано вещество, в котором массовая доля серы - 0,50 и массовая доля элемента кислорода тоже 0,50. Как найти формулу этого вещества?

Запишем массовые доли элементов так: 0,50 (S) : 0,50 (O) = 50% (S) : 50% (O)

Разделим массовые доли на данные таблицы атомных масс:

50/32 (S) : 50/16 (O) = 1,563 (S) : 3,125 (O)

В получившемся соотношении серы меньше, чем кислорода. Эти дробные числа надо привести к целым числам. Для этого выбираем наименьшее число и делим на него обе части соотношения:

1,563/1,563 (S) : 3,125/1,563 (O) = 1 (S) : 1,999 (O)

Число 1,999 спокойно округляем до 2:

1 (S) : 2 (O)

Формула соединения SO₂.

При выяснении формулы вещества по известным массовым долям может получиться в последнем действии, например, - для сульфида фосфора, отношение атомов

1 (Р) : 2,5 (S)

Если у нас получается пять десятых - такое число нельзя округлять. Тут расчет указывает, что на один атом фосфора приходится два с половиной атомов серы. Так как половина атома в молекуле не может существовать, нам нужно удвоить получившееся соотношение:

2 (Р) : 5 (S)

Формула соединения Р₂S₅

Рассмотрим решение по выяснению формулы сульфида фосфора полностью:

Массовая доля фосфора = 0,27928

Массовая доля серы = 0,72072

27,928/31 (Р) : 72,072/32 (S) = 0,9 (P) : 2,3 (S) = 0,9/0,9 (P) : 2,3/0,9 (S) = 1 (P) : 2,5 (S)

Итак, формула соединения Р₂S₅

Массовы отношения в задачах показывают какая масса приходится на тот или иной элемент в веществе по сравнению с массой всего вещества. Например, массовые отношения элементов в серной кислоте H₂SO₄ следующие:

1 (Н) :16 (S) : 32 (O)

Это означает, что в 49 гр серной кислоты (1+16+32=49) находится 1 гр элемента водорода, 16 гр элемента серы и 32 гр элемента кислорода.

Чтобы найти массовые отношения хим. элементов в веществе, надо записать его относительную молекулярную массу:

Мr (H₂O) = 2+16 = 18

По записи видно, что для воды две массовые части водорода соединяются с шестнадцатью массовыми частями кислорода:

2:16 = 1:8

(потому что обе части отношения кратны двум)

Это означает, что в девяти гр воды (1+8=9) содержится один грамм элемента водорода и 8 гр элемента кислорода.

Проделайте то же самое с серной кислотой и получите массовое отношение элементов для молекулы Н₂SO₄.

Если даны массовые отношения элементов, можно найти формулу вещества. Например, мы не знаем формулу сероводорода, но известно, что водород с серой соединяется в массовых отношениях:

1:16

Используем таблицу атомных масс, чтобы составить пропорцию:

1 часть водорода - с 16 частями серы

х частей водорода - с 32 частями серы - Ar(S)

Пропорции решаются крест-накрест:

х = 32·1/16 = 2 части водорода

Если две части водорода соединяются с 32 частями серы, а Ar (H) = 1, то формула сероводорода получается Н₂S.

Продолжение следует