Химические формулы относительная молекулярная масса 8 класс: Относительная молекулярная масса – формула, примеры в таблице (8 класс, химия)

Цель: сформировать у учащихся понятия «химическая формула», «индекс»,

             «коэффициент», «относительная атомная масса», относительная

             молекулярная масса»

Ход урока

I. Проверка домашнего задания.

            а) Химическая разминка.

Учитель показывает карточки с символами химических элементов, учащиеся называют их.

            б) Проверка упр. 2, 3, 4, стр.18 учебника.

II. Изучение нового материала.

            — Состав простых и сложных веществ можно выразить химической формулой.

Химическая формула простого вещества записывается в виде знака — символа элемента. Например, медь — простое вещество — обозначается Сu; сера — S и т.д. У некоторых простых веществ молекула состоит из двух атомов. Например, из двухатомных молекул состоят некоторые неметаллы в газообразном состоянии: водород Н2 (читается «аш-два»), кислород О2 («о-два»), хлор Сl2  («хлор-два»). Из этих формул видно, что число, записанное справа внизу у символа элемента, означает число атомов в молекуле. Его называют

            Сложные вещества состоят из атомов разных элементов. Например,  вода Н2О («аш-два-о»), углекислый газ СО2 («це-о-два»), поваренная соль NaCl («натрий-хлор»).

Итак, запишем в тетради:

            Химическая формула показывает, атомы каких элементов и в каких количествах соединены между собой.

            Числа, которые показывают, сколько атомов содержится в молекуле, называется индексами.

                                                                                      ¯

                                                  Коэффициент ®3Н2О — Химическая формула

            Коэффициент — это число перед формулой, которое означает число молекул данного вещества.

            Относительная атомная масса (Аr) элемента есть отношение массы атома данного элемента к 1/12 массы атома углерода; это безразмерная величина.

            Например:               Аr(Н2) = 1 · 2 = 2

                                               Аr(S) = 32

                                               Аr(Сl2 ) = 35,5

            Относительная молекулярная масса (Мr) вещества представляет собой сумму относительных атомных масс элементов, образующих данное вещество.

III. Закрепление.

         Выполнение упражнений в «Рабочей тетради»: стр.14, упр.2; стр.16, упр.8, 9, 10.

IV. Домашнее задание: §5; стр.20, упр.1 — 5.

Технологическая карта урока «Химические формулы. Относительная атомная и молекулярная массы»

Объясняет новый материал, используя ЭОР и учебник.

— Что должно быть отражено в письменной записи о веществе? Какая характеристика вещества позволяет не путать одно вещество с другим? (состав, строение)

— Химические формулы отображают состав вещества. Выразим с помощью символов состав самого распространённого вещества на Земле – воды.

Осуществляет работу в группах.

Задание группам: рассмотрите модель молекулы воды, посоветуйтесь и изобразите химическую формулу данного вещества.

Подводит к формулированию понятия «химическая формула», «индекс».

— Какие элементы входят в состав молекулы воды?

— Как обозначаются эти элементы?

— Сколько атомов кислорода в молекуле воды?

— Сколько атомов водорода в молекуле воды?

— Как вы думаете, как показать, что в состав молекулы воды входит один атом кислорода и два атома водорода?

— Число атомов элемента принято обозначать с помощью индексов – цифр, которые ставятся внизу справа от химического знака. Индекс «1» в химических формулах не пишется. Если возле химического знака нет никаких индексов, это означает, что в состав молекулы входит один такой атом.

Н2О – химическая формула воды.

Читается: «Аш-два-о».

Химическая формула – условная запись состава вещества при помощи химических знаков и индексов.

— Индекс – цифра, показывающая число атомов каждого химического элемента в молекуле.

— Знаки отражают качественный состав вещества, а индексы – количественный состав. Т.е. химическая формула показывает какие элементы и в каком количестве входят в состав вещества.

Предлагает обучающимся записать три молекулы воды и на основании обсуждения различных вариантов записи подводит их к пониманию отличия коэффициента от индекса.

— 3Н2О — три молекулы сложного вещества воды, каждая из которых состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.

Читается: «три-аш-два-о»

Коэффициент – число перед формулой, означающее число молекул данного вещества.

— Чем отличается индекс от коэффициента? (Индекс показывает число атомов данного элемента в составе молекулы, а коэффициент показывает число молекул)

— Аналогично записывают число свободных атомов:

5О – пять атомов кислорода

— Как вы думаете, чем отличаются атомы разных химических элементов? (прежде всего по массе)

— Предположите, в каких единицах измеряется масса атомов химических элементов?

— Масса атомов и молекул очень мала, поэтому ими пользоваться при решении задач очень неудобно. Невозможно взять 10 молекул кислорода и взвесить их на школьных весах. Масса атома кислорода в килограммах равна 26,667 ∙ 10-27 кг, т.е. 25 нулей после запятой. Масса атома водорода – 0,1674 ∙ 10-26 кг. Поэтому для микромира используют особую единицу измерения.

— Масса атомов химических элементов, указанная в ПСХЭ Д.И.Менделеева, называется относительной молекулярной массой Ar.

“r”- первая буква слова «relative», в переводе с англ. «относительный».

Рядом с этим обозначением в скобках записывается знак химического элемента: Ar(О).

— Для того чтобы определить массу, нужен эталон, гирька. За такую гирьку принят самый лёгкий атом — атом водорода, его масса условно взята за единицу. Относительные атомные массы показывают во сколько раз атом данного элемента тяжелее атома водорода.

Рассмотрим пример: на с.40 учебника.

— Скажите, будут ли единицы измерения у относительной атомной массы? (Нет)

— В каждой клетке ПСХЭ Д.И.Менделеева под порядковым номером элемента приведены значения относительных атомных масс элементов. Значения относительных атомных масс нужно округлять до целых чисел у всех элементов кроме хлора — Ar(Cl) = 35,5.

Организует коллективную проверку по уточнению и конкретизации понятий.

Формулирует задание.

— Найдите значения относительных атомных масс химических элементов из таблицы 1, с.35 учебника в ПСХЭ Д.И.Менделеева.

— Для расчёта массы молекул используется относительная молекулярная м асса вещества Мr.

— Относительную молекулярную массу вычисляют путём сложения произведений относительных атомных масс химических элементов, входящих в состав вещества на соответствующие индексы в химической формуле (с учётом числа атомов).

Mr (H2O) = 2Ar (H) + Ar(O) = 2∙1 + 16 = 2+16 = 18

Проводит релаксационные упражнения для обучающихся.

Воспринимают информацию, сообщаемую учителем.

Выдвигают свои мнения.

Работают в группах.

Различают качественный состав вещества (какие химические элементы входят в состав молекулы) и количественный (сколько атомов химических элементов входит в состав молекулы). Делают вывод, что вещества целесообразно обозначать с помощью знаков химических элементов и цифр, которые отражают и качественный и количественный состав, формулируют определение понятий «химическая формула», «индекс» и записывают в тетрадях.

Выдвигают свои предположения.

Формулируют определение «коэффициент» и записывают в тетрадях

Высказывают свои мнения

Слушают вопросы учителя.

Участвуют в коллективной беседе

Выдвигают свои версии

Воспринимают информацию, сообщаемую учителем.

Выдвигают предположения

Проговаривают по цепочке

Выполняют упражнения

Относительная атомная и молекулярная массы. Массовая доля ХЭ.

1 а.е.м. =  1,66057 ∙ 10^—24 г = 1/12 m ат.(C)

Относительная атомная масса A_r – величина, которая показывает, во сколько раз масса атома больше 

• 1 а.е.м.,
  
• числа 1, 66057 ∙ 10^—24 г или
  
• 1/12 массы атома С.
  

Например, относительная атомная масса атома кислорода равна 15,994.
Записать это следует так, A_r(O) = 16.

Всегда используем округлённое значение A_r, исключение представляет относительная атомная масса атома хлора:

A_r(Cl) = 35,5

Повторите правила округления.

Выполните интерактивное задание. Относительные атомные массы некоторых элементов.

2) ОТНОСИТЕЛЬНАЯ МОЛЕКУЛЯРНАЯ МАССА

Относительная молекулярная масса М_r – величина, которая показывает, во сколько раз масса молекулы больше 

• 1 а.е.м.,
  
• числа 1, 66057 ∙ 10^—24 г или
  
• 1/12 массы атома С.

Находится как сумма относительных атомных масс атомов, образующих молекулу, с учетом индексов.

Mr(h3SO4) = Ar(H) ∙ 2  + Ar(S) + Ar(O) ∙ 4  = 1∙ 2  + 32 + 16 ∙ 4  = 98

Mr(h3O) = Ar(H) ∙ 2  + Ar(O)   = 1∙ 2  + 16   = 18

Выполните интерактивное задание. Расчеты относительных молекулярных масс некоторых веществ.

3) МАССОВАЯ ДОЛЯ ХИМИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА

Массовая для элемента в данном веществе (W(дубль-вэ)) – отношение относительной атомной массы данного элемента, умноженной на число его атомов в молекуле к относительной молекулярной массе вещества.

где

W – массовая доля химического элемента (ХЭ) в веществе,

n– индекс в химической формуле,

Ar– относительная атомная масса ХЭ,

Mr– относительная молекулярная масса вещества.

  Массовые доли выражают в процентах или в долях единицы:

W_{(элемента)} = 20% или 0,2.

Задача.

Вычислите массовые доли элементов (%) в фосфорной кислоте H₃PO₄, с точностью до сотых.

Алгоритм решения задачи.

Урок №10. Относительная молекулярная масса. Химические формулы

Химическая формула — это условная запись качественного и количественного состава вещества при помощи химических знаков и индексов.

Что обозначают записи?

6Fe — это шесть атомов железа (шесть-феррум).
3H₂SO₄ — это три молекулы серной кислоты (три-аш-два-эс-о-четыре), в состав одной молекулы серной кислоты входят два атома водорода, один атом серы, четыре атома кислорода.

Относительная молекулярная масса

Относительная молекулярная масса (Mr)— безразмерная величина, показывающая, во сколько раз масса молекулы данного вещества больше 1/12 массы атома углерода ¹²C.

Относительная молекулярная масса вещества равна сумме относительных атомных масс всех химических элементов, образующих данное соединение, с учетом числа атомов каждого элемента (индексов. )[1]

Примеры:

Mr (N2) = 2 Ar (N) = 2 ·14 = 28

Mr (B₂O₃) = 2 · Ar(B) + 3 · Ar(O) = 2 · 11 + 3 · 16 = 70

Mr (KAl(SO₄)₂) = 1 · Ar(K) + 1 · Ar(Al) + 1· 2 · Ar(S) + 2· 4 · Ar(O) =
= 1 · 39 + 1 · 27 + 1 · 2 · 32 + 2 · 4 ·16 = 258

УПРАЖНЕНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ТЕМЫ

№1. Вычислите относительные молекулярные массы следующих веществ: KOH, Fe₂O₃, HNO_3, Al₂(SO₄)₃

4S,
7H₂O,
4O₃ (озон),
2NaCl (поваренная соль),
3H₂CO₃ (угольная кислота).
6C₁₂H₂₂O₁₁ (сахар)?

[1] В. В.Еремин,А.АДроздов,Н.ЕКузьменко,В.В.Лунин  Химия 8 М. 2004

План-конспект урока химические формулы относительная атомная и молекулярная массы

ПЛАН-КОНСПЕКТ УРОКА.
Химические формулы. Относительная атомная и молекулярная массы.

8. Цель урока:

Личностные:

1.Развитие ответственного отношения к учению, готовности и способности обучающихся к саморазвитию и самообразованию на основе мотивации к обучению и познанию. 

2.Формирование целостного мировоззрения, соответствующего современному уровню развития науки.

.

 Метапредметные:

1.Развитие умений самостоятельно ставить и формулировать для себя новые задачи в учёбе и познавательной деятельности.

2. Развитие умений определять способы  действий в рамках предложенных условий и требований.

3.Развитие умение соотносить свои действия с планируемыми результатами, осуществлять контроль своей деятельности в процессе достижения результата.

4.Развитие компетентности в области использования информационно-коммуникационных технологий .

Предметные:

1. формирование первоначальных представлений о веществах: понятия «химическая формула», «индекс», «коэффициент», «относительные атомная и молекулярная массы».

2. овладение основами химической грамотности: умение писать и читать формулы веществ.

3. формирование навыков расчёта относительной молекулярной массы вещества.

Тип урока — урок введения нового материала с использованием электронно-образовательных ресурсов нового поколения и самостоятельной деятельности учащихся.

10. Формы работы учащихся: индивидуальная, в парах.

11. Необходимое техническое оборудование: персональный компьютер, интерактивная доска.

12.Структура и ход урока

Таблица 1.

СТРУКТУРА И ХОД УРОКА

Приложение к плану-конспекту урока

Химические формулы. Относительная атомная и молекулярная массы.

Таблица 2.

ПЕРЕЧЕНЬ ИСПОЛЬЗУЕМЫХ НА ДАННОМ УРОКЕ ЭОР

Химические формулы.

Модель Дж. Дальтона и Й.Я. Берцелиуса

В на­ча­ле 19 в. (спу­стя 150 лет после работ Ро­бер­та Бойля) ан­глий­ский уче­ный Джон Даль­тон пред­ло­жил спо­соб опре­де­ле­ния массы ато­мов хи­ми­че­ских эле­мен­тов. Рас­смот­рим суть этого ме­то­да.

Даль­тон пред­ло­жил мо­дель, в со­от­вет­ствии с ко­то­рой в мо­ле­ку­лу слож­но­го ве­ще­ства вхо­дит толь­ко по од­но­му атому раз­лич­ных хи­ми­че­ских эле­мен­тов. На­при­мер, он счи­тал, что мо­ле­ку­ла воды со­сто­ит из 1 атома во­до­ро­да и 1 атома кис­ло­ро­да. В со­став про­стых ве­ществ по Даль­то­ну тоже вхо­дит толь­ко один атом хи­ми­че­ско­го эле­мен­та. Т.е. мо­ле­ку­ла кис­ло­ро­да долж­на со­сто­ять из од­но­го атома кис­ло­ро­да.

И тогда, зная мас­со­вые доли эле­мен­тов в ве­ще­стве, легко опре­де­лить во сколь­ко раз масса атома од­но­го эле­мен­та от­ли­ча­ет­ся от массы атома дру­го­го эле­мен­та. Таким об­ра­зом, Даль­тон счи­тал, что мас­со­вая доля эле­мен­та в ве­ще­стве опре­де­ля­ет­ся мас­сой его атома.  

Уче­ный за­ме­тил, что масса атома во­до­ро­да самая ма­лень­кая, т.к. нет слож­но­го ве­ще­ства, в ко­то­ром бы мас­со­вая доля во­до­ро­да была бы боль­ше мас­со­вой доли дру­го­го эле­мен­та. По­это­му он пред­ло­жил массы ато­мов эле­мен­тов срав­ни­вать с мас­сой атома во­до­ро­да. И таким путем вы­чис­лил пер­вые зна­че­ния от­но­си­тель­ных (от­но­си­тель­но атома во­до­ро­да) атом­ных масс хи­ми­че­ских эле­мен­тов.

Атом­ная масса во­до­ро­да была при­ня­та за еди­ни­цу. А зна­че­ние от­но­си­тель­ной массы серы по­лу­чи­лось рав­ным 17. Но все по­лу­чен­ные зна­че­ния были либо при­бли­зи­тель­ны­ми, либо невер­ны­ми, т.к. тех­ни­ка экс­пе­ри­мен­та того вре­ме­ни была да­ле­ка от со­вер­шен­ства и уста­нов­ка Даль­то­на о со­ста­ве ве­ще­ства была невер­ной.

В 1807 – 1817 гг. швед­ский химик Йёнс Якоб Бер­це­ли­ус про­вел огром­ное ис­сле­до­ва­ние по уточ­не­нию от­но­си­тель­ных атом­ных масс эле­мен­тов. Ему уда­лось по­лу­чить ре­зуль­та­ты, близ­кие к со­вре­мен­ным.

Массы атомов очень малы.

Абсолютные массы некоторых атомов:

 m(C) =1,99268 ∙ 10-23 г

   m(H) =1,67375 ∙ 10-24 г

   m(O) =2,656812 ∙ 10-23 г

В настоящее время в физике и химии принята единая система измерения.

Введена атомная единица массы (а.е.м.)

m(а.е.м.) = 1/12 m(12C) = 1,66057 ∙ 10-24 г.

· Ar(H) = m(атома) / m (а.е.м.) = 1,67375 ∙ 10-24 г/1,66057 ∙ 10-24 г = 1,0079 а.е.м.

Ar – показывает, во сколько раз данный атом тяжелее 1/12 части атома 12С, это безразмерная величина.

Относительная атомная масса — это 1/12 массы атома углерода, масса которого равна 12 а.е.м.

Относительная атомная масса безразмерная величина

Например, относительная атомная масса атома кислорода равна 15,994 (используем значение из периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева). 
Записать это следует так, Ar(O) = 16. Всегда используем округлённое значение, исключение представляет относительная атомная масса атома хлора:

Ar(Cl) = 35,5

Связь между абсолютной и относительной массами атома представлена формулой: m(атома) = Ar ∙ 1,66 ∙ 10 -27 кг

III. Относительная молекулярная масса

В химии не ис­поль­зу­ют зна­че­ния аб­со­лют­ных масс мо­ле­кул, а поль­зу­ют­ся ве­ли­чи­ной от­но­си­тель­ная мо­ле­ку­ляр­ная масса. Она по­ка­зы­ва­ет, во сколь­ко раз масса мо­ле­ку­лы боль­ше 1/12 массы атома уг­ле­ро­да. Эту ве­ли­чи­ну обо­зна­ча­ют Mr.

От­но­си­тель­ная мо­ле­ку­ляр­ная масса равна сумме от­но­си­тель­ных атом­ных масс вхо­дя­щих в нее ато­мов. Вы­чис­лим от­но­си­тель­ную мо­ле­ку­ляр­ную массу воды.

Вы зна­е­те, что в со­став мо­ле­ку­лы воды вхо­дят два атома во­до­ро­да и один атом кис­ло­ро­да. Тогда ее от­но­си­тель­ная мо­ле­ку­ляр­ная масса будет равна сумме про­из­ве­де­ний от­но­си­тель­ной атом­ной массы каж­до­го хи­ми­че­ско­го эле­мен­та на число его ато­мов в мо­ле­ку­ле воды:

Посмотрите презентацию: “Вычисление относительной молекулярной массы серной кислоты”:

Как рассчитать относительную формулу масса относительная молекулярная масса расчет RFM RMM составной формулы gcse химические расчеты igcse KS4 science A level GCE AS A2 O Level практические вопросы упражнения

3.

Цели обучения

• Для определения эмпирической формулы соединения по его массовому составу.
• Вывести молекулярную формулу соединения на основе его эмпирической формулы.

Когда новое химическое соединение, такое как потенциально новое лекарство, синтезируется в лаборатории или выделяется из природного источника, химики определяют его элементный состав, его эмпирическую формулу и структуру, чтобы понять его свойства.В этом разделе основное внимание уделяется тому, как определить эмпирическую формулу соединения, а затем использовать ее для определения молекулярной формулы, если молярная масса соединения известна.

Формула и молекулярная масса

По формуле вес вещества представляет собой сумму атомных масс каждого атома в его химической формуле . Например, вода (H ₂ O) имеет вес по формуле:

\ [2 \ times (1.0079 \; а.е.м.) + 1 \ times (15. 9994 \; amu) = 18.01528 \; amu \]

Если вещество существует в виде дискретных молекул (как с атомами, которые химически связаны между собой ), то химическая формула — это молекулярная формула , а вес формулы равен молекулярная масса .Например, углерод, водород и кислород могут химически связываться с образованием молекулы сахара , глюкозы с химической и молекулярной формулой C ₆ H ₁₂ O ₆ . Формульный вес и молекулярный вес глюкозы составляют:

\ [6 \ раз (12 \; amu) + 12 \ times (1.00794 \; amu) + 6 \ times (15.9994 \; amu) = 180.0 \; amu \]

Ионные вещества не связаны химически и не существуют в виде дискретных молекул. Однако они действительно объединяются в дискретных соотношениях ионов.Таким образом, мы можем описать их формулы веса, но не их молекулярный вес . Например, столовая соль (\ (\ ce {NaCl} \)) имеет формульный вес:

\ [23,0 \; amu + 35,5 \; amu = 58,5 \; amu \]

Состав в процентах от формул

В некоторых типах анализов важно знать массовых процентов каждого типа элемента в соединении. Закон определенных пропорций гласит, что химическое соединение всегда содержит одинаковую пропорцию элементов по массе; то есть процентный состав — процентное содержание каждого элемента, присутствующего в чистом веществе — составляет , константа (хотя есть исключения из этого закона).Возьмем, например, метан (\ (CH_4 \)) с формулой и молекулярной массой:

\ [1 \ times (12.011 \; amu) + 4 \ times (1.008) = 16.043 \; amu \]

относительные (массовые) проценты углерода и водорода равны

\ [\% C = \ dfrac {1 \ times (12.011 \; amu)} {16.043 amu} = 0,749 = 74.9 \% \]

\ [\% H = \ dfrac {4 \ times (1.008 \; amu)} {16.043 \; amu} = 0,251 = 25,1 \% \]

Более сложным примером является сахароза (столовый сахар), которая содержит 42,11% углерода, 6,48% водорода и 51. 41% кислорода по массе. Это означает, что 100,00 г сахарозы всегда содержат 42,11 г углерода, 6,48 г водорода и 51,41 г кислорода. Сначала молекулярная формула сахарозы (C ₁₂ H ₂₂ O ₁₁ ) используется для расчета массового процента составляющих элементов; затем массовый процент можно использовать для определения эмпирической формулы .

Согласно молекулярной формуле каждая молекула сахарозы содержит 12 атомов углерода, 22 атома водорода и 11 атомов кислорода.Следовательно, моль молекул сахарозы содержит 12 моль атомов углерода, 22 моль атомов водорода и 11 моль атомов кислорода. Эта информация может использоваться для расчета массы каждого элемента в 1 моль сахарозы, что дает молярную массу сахарозы. Эти массы затем можно использовать для расчета процентного состава сахарозы. С точностью до трех десятичных разрядов вычисления следующие:

\ [\ text {масса C / моль сахарозы} = 12 \, моль \, C \ times {12.011 \, г \, C \ over 1 \, mol \, C} = 144.132 \, g \, C \ label {3.1.1a} \]

\ [\ text {масса H / моль сахарозы} = 22 \, моль \, H \ times {1,008 \, г \, H \ over 1 \, mol \, H} = 22,176 \, г \, H \ label {3.1.1b} \]

\ [\ text {масса O / моль сахарозы} = 11 \, моль \, O \ times {15.999 \, г \, O \ over 1 \, mol \, O} = 175.989 \, g \, O \ label {3.1.1c} \]

Таким образом, 1 моль сахарозы имеет массу 342,297 г; Обратите внимание, что более половины массы (175,989 г) составляет кислород, а почти половина массы (144,132 г) — углерод.

Массовый процент каждого элемента в сахарозе — это масса элемента, присутствующего в 1 моль сахарозы, деленная на молярную массу сахарозы, умноженную на 100 для получения процента. Результат отображается с двумя десятичными знаками:

\ [\ text {мас.% C в сахарозе} = {\ text {масса C / моль сахарозы} \ over \ text {молярная масса сахарозы}} \ times 100 = {144,132 \, г \, C \ более 342,297 \, г / моль} \ раз 100 = 42,11 \% \]

\ [\ text {мас.% H в сахарозе} = {\ text {масса H / моль сахарозы} \ over \ text {молярная масса сахарозы}} \ times 100 = {22.176 \, г \, H \ более 342,297 \, г / моль} \ раз 100 = 6,48 \% \]

\ [\ text {мас.% O в сахарозе} = {\ text {масса O / моль сахарозы} \ over \ text {молярная масса сахарозы}} \ times 100 = {175.989 \, g \, O \ over 342.297 \, г / моль} \ раз 100 = 51,41 \% \]

Это можно проверить, убедившись, что сумма процентов всех элементов в составе составляет 100%:

\ [42,11 \% + 6,48 \% + 51,41 \% = 100,00 \% \]

Если сумма не 100%, в расчетах допущена ошибка.(Однако округление до правильного числа десятичных знаков может привести к тому, что общее количество будет немного отличаться от 100%.) Таким образом, 100,00 г сахарозы содержат 42,11 г углерода, 6,48 г водорода и 51,41 г кислорода; с точностью до двух знаков после запятой процентный состав сахарозы действительно составляет 42,11% углерода, 6,48% водорода и 51,41% кислорода.

Также можно рассчитать массовые проценты, используя атомные массы и молекулярные массы с атомными единицами массы.Поскольку ответ представляет собой соотношение, выраженное в процентах, единицы массы отменяют, являются ли они граммами (с использованием молярных масс) или атомными единицами массы (с использованием атомных и молекулярных масс).

Пример \ (\ PageIndex {1} \): NutraSweet

Аспартам — это искусственный подсластитель, продаваемый как NutraSweet and Equal. Его молекулярная формула \ (\ ce {C14h28N2O5} \).

1. Рассчитайте массовый процент каждого элемента в аспартаме.
2. Рассчитайте массу углерода в пакете Equal 1,00 г, предполагая, что это чистый аспартам.

Дано : молекулярная формула и масса образца

Запрошено : массовый процент всех элементов и масса одного элемента в образце

Стратегия :

1. Используйте атомные массы из периодической таблицы, чтобы вычислить молярную массу аспартама.
2. Разделите массу каждого элемента на молярную массу аспартама; затем умножьте на 100, чтобы получить проценты.
3. Чтобы найти массу элемента, содержащегося в заданной массе аспартама, умножьте массу аспартама на массовый процент этого элемента, выраженный в десятичной дроби.

Решение :

а.

A ​​ Мы вычисляем массу каждого элемента в 1 моль аспартама и молярную массу аспартама, здесь с точностью до трех знаков после запятой:

\ [14 \, C (14 \, моль \, C) (12.011 \, г / моль \, C) = 168.154 \, г \ nonumber \]

\ [18 \, H (18 \, моль \, H) (1.008 \, г / моль \, H) = 18,114 \, г \ nonumber \]

\ [2 \, N (2 \, моль \, N) (14.007 \, г / моль \, N) = 28.014 \, г \ nonumber \]

\ [+5 \, O (5 \, моль \, O) (15.999 \, г / моль \, O) = 79.995 \, г \ nonumber \]

\ [C_ {14} H_ {18} N_2O_5 \ text {молярная масса аспартама} = 294,277 \, г / моль \ nonumber \]

Таким образом, более половины массы 1 моля аспартама (294,277 г) составляет углерод (168,154 г).

B Чтобы вычислить массовый процент каждого элемента, мы разделим массу каждого элемента в соединении на молярную массу аспартама, а затем умножим на 100, чтобы получить проценты, которые здесь указаны с двумя десятичными знаками:

\ [масса \% \, C = {168.154 \, g \, C \ более 294,277 \, g \, аспартам} \ times 100 = 57,14 \% C \ nonumber \]

\ [масса \% \, H = {18,114 \, г \, H \ более 294,277 \, г \, аспартам} \ times 100 = 6,16 \% H \ nonumber \]

\ [масса \% \, N = {28,014 \, г \, N \ более 294,277 \, г \, аспартам} \ раз 100 = 9,52 \% \ nonumber \]

\ [масса \% \, O = {79,995 \, г \, O \ более 294,277 \, г \, аспартам} \ раз 100 = 27,18 \% \ nonumber \]

В качестве проверки мы можем сложить проценты:

\ [57.14 \% + 6,16 \% + 9,52 \% + 27,18 \% = 100,00 \% \ nonumber \]

Если вы получили общую сумму, которая отличается от 100% более чем примерно на ± 1%, значит, в вычислении должна быть ошибка.

г. C Масса углерода в 1,00 г аспартама рассчитывается следующим образом:

\ [\ text {масса C} = 1,00 \, г \, аспартам \ раз {57,14 \, г \, C \ более 100 \, г \, аспартам} = 0,571 \, г \, C \ nonumber \]

Упражнение \ (\ PageIndex {1} \): оксид алюминия

Рассчитайте массовый процент каждого элемента в оксиде алюминия (Al ₂ O ₃ ).Затем рассчитайте массу алюминия в 3,62 г образца чистого оксида алюминия.

Ответ

52,93% алюминия; 47,08% кислорода; 1,92 г Al

Определение эмпирической формулы пенициллина

Подобно тому, как эмпирическая формула вещества может использоваться для определения его процентного состава, процентный состав образца может использоваться для определения его эмпирической формулы, которая затем может использоваться для определения его молекулярной формулы.Такая процедура фактически использовалась для определения эмпирических и молекулярных формул первого открытого антибиотика: пенициллина.

Антибиотики — это химические соединения, избирательно убивающие микроорганизмы, многие из которых вызывают заболевания. Хотя сегодня антибиотики часто воспринимаются как должное, пенициллин был открыт всего около 80 лет назад. Последующая разработка широкого спектра других антибиотиков для лечения многих распространенных заболеваний в значительной степени способствовала значительному увеличению продолжительности жизни за последние 50 лет.Открытие пенициллина — это исторический детектив, в котором ключевую роль сыграло использование массовых процентов для определения эмпирических формул.

В 1928 году Александр Флеминг, молодой микробиолог из Лондонского университета, работал с обычной бактерией, вызывающей фурункулы и другие инфекции, такие как заражение крови. Для лабораторных исследований бактерии обычно выращивают на поверхности геля, содержащего питательные вещества, в небольших плоских чашках для культивирования. Однажды Флеминг заметил, что одна из его культур была заражена голубовато-зеленой плесенью, похожей на плесень, обнаруженную на испорченном хлебе или фруктах.Такие несчастные случаи довольно часты, и большинство лабораторных работников просто выбросили бы культуры. Однако Флеминг заметил, что бактерии растут повсюду на геле, за исключением контаминации плесени (часть (а) на рисунке \ (\ PageIndex {2} \)), и предположил, что плесень должна производить вещество, которое либо убил бактерии или предотвратил их рост. Чтобы проверить эту гипотезу, он вырастил плесень в жидкости, а затем отфильтровал жидкость и добавил ее к различным культурам бактерий.Жидкость убила не только бактерии, которые первоначально изучал Флеминг, но и целый ряд других болезнетворных бактерий. Поскольку плесень была членом семейства Penicillium (названного по имени их карандашообразных ветвей под микроскопом) (часть (b) на рисунке \ (\ PageIndex {2} \)), Флеминг назвал активный ингредиент в бульоне пенициллином.

Хотя Флеминг не смог выделить пенициллин в чистом виде, медицинское значение его открытия стимулировало исследователей в других лабораториях. Наконец, в 1940 году два химика из Оксфордского университета, Говард Флори (1898–1968) и Эрнст Чейн (1906–1979), смогли выделить активный продукт, который они назвали пенициллин G. В течение трех лет пенициллин G получил широкое распространение. его использовали для лечения пневмонии, гангрены, гонореи и других болезней, и его использование значительно увеличило выживаемость раненых солдат во время Второй мировой войны.В результате своей работы Флеминг, Флори и Чейн разделили Нобелевскую премию по медицине в 1945 году.

Как только им удалось выделить чистый пенициллин G, Флори и Чейн подвергли это соединение процедуре, называемой анализом горения (описанной далее в этом разделе), чтобы определить, какие элементы присутствовали и в каких количествах. Результаты таких анализов обычно выражаются в массовых процентах. Они обнаружили, что типичный образец пенициллина G содержит 53,9% углерода, 4.8% водорода, 7,9% азота, 9,0% серы и 6,5% натрия по массе. Сумма этих чисел составляет всего 82,1%, а не 100,0%, что означает, что должен быть один или несколько дополнительных элементов. Разумным кандидатом является кислород, который является обычным компонентом соединений, содержащих углерод и водород; не думайте, что «недостающая» масса всегда связана с кислородом. Это может быть любой другой элемент. Однако по техническим причинам непосредственный анализ кислорода затруднен. Если предположить, что вся недостающая масса обусловлена ​​кислородом, тогда пенициллин G содержит (100.0% — 82,1%) = 17,9% кислорода. Из этих массовых процентов можно определить эмпирическую формулу и, в конечном итоге, молекулярную формулу соединения.

Чтобы определить эмпирическую формулу из массовых процентов элементов в таком соединении, как пенициллин G, массовые проценты должны быть преобразованы в относительное количество атомов. Для удобства предположим, что образец соединения составляет 100,0 г, хотя размеры образцов, используемых для анализа, обычно намного меньше, обычно в миллиграммах.Это предположение упрощает арифметику, поскольку массовый процент углерода 53,9% соответствует 53,9 г углерода в 100,0 г образца пенициллина G; аналогично 4,8% водорода соответствует 4,8 г водорода в 100,0 г пенициллина G; и так далее для других элементов. Затем каждую массу делят на молярную массу элемента, чтобы определить, сколько молей каждого элемента присутствует в пробе 100,0 г:

\ [{масса \, (г) \ по молярной \, \, массе \, \, (г / моль)} = (г) \ влево ({моль \ по г} \ справа) = моль \ метка {3 .3.2a} \]

\ [53.9 \, g \, C \ left ({1 \, mol \, C \ over 12.011 \, g \, C} \ right) = 4.49 \, mol \, C \ label {3.3.2b} \ ]

\ [4.8 \, g \, H \ left ({1 \, mol \, H \ over 1.008 g \, H} \ right) = 4.8 \, mol \, H \ label {3.3.2c} \]

\ [7.9 \, g \, N \ left ({1 \, mol \, N \ over 14.007 \, g \, N} \ right) = 0.56 \, mol \, N \ label {3.3.2d} \ ]

\ [9 \, g \, S \ left ({1 \, mol \, S \ over 32.065 \, g \, S} \ right) = 0.28 \, mol \, S \ label {3.3.2e} \ ]

\ [6.5 \, g \, Na \ left ({1 \, mol \, Na \ over 22.990 \, g \, Na} \ right) = 0.28 \, mol \, Na \ label {3.3.2f} \]

Таким образом, 100,0 г пенициллина G содержит 4,49 моль углерода, 4,8 моль водорода, 0,56 моль азота, 0,28 моль серы, 0,28 моль натрия и 1,12 моль кислорода (при условии, что вся недостающая масса составляла кислород). Число значащих цифр в количестве молей элементов варьируется от двух до трех, потому что некоторые аналитические данные были представлены только двумя значащими цифрами.

Эти результаты дают отношения молей различных элементов в образце (4,49 моль углерода к 4,8 моль водорода и 0,56 моль азота и т. Д.), Но они не являются целочисленными отношениями, необходимыми для эмпирического расчета. формула — эмпирическая формула выражает относительное количество атомов в наименьших возможных целых числах. Чтобы получить целые числа, разделите количество молей всех элементов в образце на количество молей элемента, присутствующего в наименьшем относительном количестве, которым в этом примере является сера или натрий.Результатом будут индексы элементов в эмпирической формуле. С двумя значащими цифрами результаты таковы:

\ [C: {4.49 \ over 0.28} = 16 \, \, \, \, \, H: {4.8 \ over 0.28} = 17 \, \, \, \, \, N: {0.56 \ over 0.28 } = 2.0 \ label {3.3.3a} \]

\ [S: {0,28 \ более 0,28} = 1,0 \, \, \, \, \, Na: {0,28 \ более 0,28} = 1,0 \, \, \, \, \, O: {1,12 \ более 0,28 } = 4.0 \ label {3.3.3b} \]

Таким образом, эмпирическая формула пенициллина G: C ₁₆ H ₁₇ N ₂ NaO ₄ S.Другие эксперименты показали, что пенициллин G на самом деле является ионным соединением, которое содержит катионы Na ⁺ и анионы [C ₁₆ H ₁₇ N ₂ O ₄ S] ^— в соотношении 1: 1. Сложная структура пенициллина G (рисунок \ (\ PageIndex {3} \)) не была определена до 1948 года.

В некоторых случаях один или несколько индексов в формуле, вычисляемой с помощью этой процедуры, могут не быть целыми числами.Означает ли это, что интересующее нас соединение содержит нецелое число атомов? Нет; Ошибки округления в расчетах, а также экспериментальные ошибки в данных могут привести к нецелым отношениям. Когда это происходит, необходимо принять решение при интерпретации результатов, как показано в примере 6. В частности, отношения 1,50, 1,33 или 1,25 предполагают, что вам следует умножить все индексы в формуле на 2, 3 или 4 соответственно. Только если отношение находится в пределах 5% от целого значения, следует рассмотреть возможность округления до ближайшего целого числа.

Пример \ (\ PageIndex {2} \): фосфат кальция в зубной пасте

Рассчитайте эмпирическую формулу ионного соединения фосфата кальция, основного компонента удобрений и полирующего агента в зубных пастах. Элементный анализ показывает, что он содержит 38,77% кальция, 19,97% фосфора и 41,27% кислорода.

Дано : процентный состав

Запрошено : эмпирическая формула

Стратегия :

1. Возьмем образец весом 100 г и вычислим количество молей каждого элемента в этом образце.
2. Получите относительное количество атомов каждого элемента в соединении, разделив количество молей каждого элемента в 100-граммовой пробе на количество молей элемента, присутствующего в наименьшем количестве.
3. Если отношения не являются целыми числами, умножьте все нижние индексы на одно и то же число, чтобы получить целые значения.
4. Поскольку это ионное соединение, определите анион и катион и запишите формулу так, чтобы заряды были сбалансированы.

Решение :

A ​​ 100 г образца фосфата кальция содержит 38.77 г кальция, 19,97 г фосфора и 41,27 г кислорода. Разделив массу каждого элемента в образце 100 г на его молярную массу, можно получить количество молей каждого элемента в образце:

\ [\ text {моль Ca} = 38,77 \, г \, Ca \ times {1 \, моль \, Ca \ более 40,078 \, г \, Ca} = 0,9674 \, моль \, Ca \ nonumber \]

\ [\ text {моль P} = 19,97 \, г \, P \ раз {1 \, моль \, P \ более 30,9738 \, г \, P} = 0,6447 \, моль \, Ca \ nonumber \]

\ [\ text {молей O} = 41,27 \, g \, O \ times {1 \, mol \, O \ более 15.9994 \, g \, O} = 2.5800 \, mol \, O \ nonumber \]

B Чтобы получить относительное количество атомов каждого элемента в соединении, разделите количество молей каждого элемента в 100-граммовой пробе на количество молей элемента в наименьшем количестве, в данном случае фосфора:

\ [P: {0,6447 \, моль \, P \ более 0,6447 \, моль \, P} = 1.000 \, \, \, \, Ca: {0,9674 \ более 0,6447} = 1,501 \, \, \, \ , O: {2,5800 \ более 0,6447} = 4,002 \ nonumber \]

C Мы могли бы записать эмпирическую формулу фосфата кальция как Ca _1.501 P _1.000 O _4.002 , но эмпирическая формула должна показывать отношения элементов в виде небольших целых чисел. Чтобы преобразовать результат в интегральную форму, умножьте все индексы на 2, чтобы получить Ca _3,002 P _2,000 O _8,004 . Отклонение от интегральных атомных отношений невелико и может быть объяснено незначительными экспериментальными ошибками; следовательно, эмпирическая формула Ca ₃ P ₂ O ₈ .

D Ион кальция (Ca ^{2 +} ) является катионом, поэтому для сохранения электрической нейтральности фосфор и кислород должны образовывать многоатомный анион.Из главы 2 «Молекулы, ионы и химические формулы» мы знаем, что фосфор и кислород образуют фосфат-ион (PO ₄ ^3-; см. Таблицу 2.4). Поскольку в эмпирической формуле присутствуют два атома фосфора, должны присутствовать два иона фосфата. Итак, запишем формулу фосфата кальция как Ca ₃ (PO ₄ ) ₂ .

Упражнение \ (\ PageIndex {2} \): нитрат аммония

Вычислите эмпирическую формулу нитрата аммония, ионного соединения, содержащего 35.00% азота, 5,04% водорода и 59,96% кислорода по массе. Хотя нитрат аммония широко используется в качестве удобрения, он может быть взрывоопасным. Например, он был основным компонентом взрывчатки, использованной во время взрыва в Оклахома-Сити в 1995 году.

Ответ

N ₂ H ₄ O ₃ — NH ₄ ⁺ NO ₃ ^—, записывается как NH ₄ NO ₃

От эмпирической формулы к молекулярной формуле

Эмпирическая формула дает только относительное количество атомов в веществе в минимально возможном соотношении.Для ковалентного вещества химики обычно больше интересуются молекулярной формулой, которая дает фактическое количество атомов каждого типа, присутствующих в молекуле. Однако без дополнительной информации невозможно узнать, является ли формула пенициллина G, например, C ₁₆ H ₁₇ N ₂ NaO ₄ S или целым кратным, таким как C ₃₂ H ₃₄ N ₄ Na ₂ O ₈ S ₂ , C ₄₈ H ₅₁ N ₆ Na ₃ O ₁₂ S ₃ , или (C ₁₆ H ₁₇ N ₂ NaO ₄ S) _n , где n — целое число.(Фактическая структура пенициллина G показана на рисунке \ (\ PageIndex {3} \)).

Рассмотрим глюкозу, сахар, который циркулирует в нашей крови, обеспечивая топливо для тела и мозга. Результаты анализа горения глюкозы показывают, что глюкоза содержит 39,68% углерода и 6,58% водорода. Поскольку горение происходит в присутствии кислорода, невозможно напрямую определить процентное содержание кислорода в соединении с помощью анализа горения; необходимы другие более сложные методы. Если предположить, что оставшийся процент приходится на кислород, тогда глюкоза будет содержать 53.79% кислорода. Таким образом, образец глюкозы весом 100,0 г будет содержать 39,68 г углерода, 6,58 г водорода и 53,79 г кислорода. Чтобы рассчитать количество молей каждого элемента в образце 100,0 г, разделите массу каждого элемента на его молярную массу:

\ [моль \, C = 39,68 \, g \, C \ times {1 \, mol \, C \ over 12.011 \, g \, C} = 3.304 \, mol \, C \ label {3.3.4a} \]

\ [моль \, H = 6.58 \, g \, H \ times {1 \, mol \, H \ over 1.0079 \, g \, H} = 6.53 \, mol \, H \ label {3.3.4b} \]

\ [молей \, O = 53,79 \, g \, O \ times {1 \, mol \, O \ over 15.9994 \, g \, O} = 3.362 \, mol \, O \ label {3.3.4c} \]

Еще раз, индексы элементов в эмпирической формуле находятся путем деления количества молей каждого элемента на количество молей элемента, присутствующего в наименьшем количестве:

\ [C: {3.304 \ over 3.304} = 1.000 \, \, \, \, H: {6.53 \ over 3.304} = 1.98 \, \, \, \, O: {3.362 \ over 3.304} = 1.018 \ ]

Отношение кислород: углерод равно 1.018, или приблизительно 1, а соотношение водород: углерод составляет приблизительно 2. Таким образом, эмпирическая формула глюкозы — CH ₂ O, но какова ее молекулярная формула?

Многие известные соединения имеют эмпирическую формулу CH ₂ O, включая формальдегид, который используется для сохранения биологических образцов и имеет свойства, которые сильно отличаются от сахара, циркулирующего в крови. На данный момент неизвестно, является ли глюкоза CH ₂ O, C ₂ H ₄ O ₂ или любой другой (CH ₂ O) _n .Однако экспериментально определенная молярная масса глюкозы (180 г / моль) может быть использована для решения этой дилеммы.

Сначала вычислите формульную массу, молярную массу формульной единицы, которая представляет собой сумму атомных масс элементов в эмпирической формуле, умноженную на их соответствующие индексы. Для глюкозы,

\ [\ text {формула массы} CH_2O = \ left [1 \, моль C \ left ({12.011 \, g \ over 1 \, mol \, C} \ right) \ right] + \ left [2 \ , mol \, H \ left ({1.0079 \, g \ over 1 \, mol \, H} \ right) \ right] + \ left [1 \, mol \, O \ left ({15.5994 \, mol \, O \ over 1 \, mol \, O} \ right) \ right] = 30,026 г \ label {3.3.5} \]

Это намного меньше наблюдаемой молярной массы 180 г / моль.

Во-вторых, определите количество формульных единиц на моль. Для глюкозы рассчитайте количество единиц (CH ₂ O), то есть n в (CH ₂ O) _n , разделив молярную массу глюкозы на формулу массы CH ₂ O :

\ [n = {180 \, г \ более 30,026 \, г / CH_2O} = 5,99 \ приблизительно 6 CH_2O \, \ text {формульные единицы} \ label {3.3.6} \]

Каждая глюкоза содержит шесть формульных единиц CH ₂ O, что дает молекулярную формулу глюкозы (CH ₂ O) ₆ , которую чаще записывают как C ₆ H ₁₂ O ₆ . Молекулярные структуры формальдегида и глюкозы, оба из которых имеют эмпирическую формулу CH ₂ O, показаны на рисунке \ (\ PageIndex {4} \).

Пример \ (\ PageIndex {3} \): Кофеин

Рассчитайте молекулярную формулу кофеина, соединения, содержащегося в кофе, чае и напитках колы, которое оказывает заметное стимулирующее действие на млекопитающих.Химический анализ кофеина показывает, что он содержит 49,18% углерода, 5,39% водорода, 28,65% азота и 16,68% кислорода по массе, а его экспериментально определенная молярная масса составляет 196 г / моль.

Дано : процентный состав и молярная масса

Запрошено : молекулярная формула

Стратегия :

1. Допустим, 100 г кофеина. Из приведенных процентных соотношений используйте процедуру, приведенную в примере 6, для расчета эмпирической формулы кофеина.
2. Рассчитайте массу по формуле, а затем разделите экспериментально определенную молярную массу на массу по формуле. Это дает количество присутствующих формульных единиц.
3. Умножьте каждый индекс в эмпирической формуле на количество формульных единиц, чтобы получить молекулярную формулу.

Решение :

A Начнем с деления массы каждого элемента в 100,0 г кофеина (49,18 г углерода, 5,39 г водорода, 28,65 г азота, 16,68 г кислорода) на его молярную массу.Это дает количество молей каждого элемента в 100 г кофеина.

\ [моль \, C = 49,18 \, г \, C \ times {1 \, mol \, C \ over 12.011 \, g \, C} = 4.095 \, mol \, C \ nonumber \]

\ [моль \, H = 5,39 \, г \, H \ раз {1 \, моль \, H \ более 1,0079 \, г \, H} = 5,35 \, моль \, H \ nonumber \]

\ [моль \, N = 28,65 \, г \, N \ раз {1 \, моль \, N \ более 14,0067 \, г \, N} = 2,045 \, моль \, N \ nonumber \]

\ [моль \, O = 16.68 \, g \, O \ times {1 \, mol \, O \ более 15.9994 \, g \, O} = 1.043 \, mol \, O \ nonumber \]

Чтобы получить относительное количество атомов каждого присутствующего элемента, разделите количество молей каждого элемента на количество молей элемента, присутствующего в наименьшем количестве:

\ [O: {1.043 \ over 1.043} = 1.000 \, \, \, \, C: {4.095 \ over 1.043} = 3.926 \, \, \, \, H: {5.35 \ over 1.043} = 5.13 \ , \, \, \, N: {2.045 \ over 1.043} = 1.960 \ nonumber \]

Эти результаты достаточно типичны для реальных экспериментальных данных.Ни одно из атомных соотношений не является точно целым, но все они находятся в пределах 5% от целых значений. Как и в примере 6, разумно предположить, что такие небольшие отклонения от целых значений вызваны небольшими экспериментальными ошибками, поэтому округлите их до ближайшего целого числа. Таким образом, эмпирическая формула кофеина: C ₄ H ₅ N ₂ O.

B Молекулярная формула кофеина может быть C ₄ H ₅ N ₂ O, но это также может быть любое целое кратное этого числа.Чтобы определить действительную молекулярную формулу, мы должны разделить экспериментально определенную молярную массу на формульную массу. Формула массы рассчитывается следующим образом:

\ [4C \, \, \, (4 \, atom \, C) (12.011 \, g / atom \, C) = 48.044 \, g \ nonumber \]

\ [5H \, \, \, (5 \, atom \, H) (1.0079 \, g / atom \, H) = 5.0395 \, g \ nonumber \]

\ [2N \, \, \, (2 \, atom \, N) (14.0067 \, g / atom \, N) = 28.0134 \, g \ nonumber \]

\ [+ 1O \, \, \, (1 \, atom \, O) (15.9994 \, г / атом \, О) = 15.9994 \, г \ nonumber \]

\ [C_4H_5N_2O \, \, \, \, \ text {формула массы кофеина} = 97,096 \, г \ nonumber \]

Разделив измеренную молярную массу кофеина (196 г / моль) на расчетную массу по формуле, получим

\ [{196 г / моль \ более 97,096 г / C_4H_5N_2O} = 2,02 \ приблизительно 2 \, C_4H_5N_2O \, \ text {единицы эмпирической формулы} \ nonumber \]

C В кофеине две формулы C ₄ H ₅ N ₂ O, поэтому молекулярная формула должна быть (C ₄ H ₅ N ₂ O) ₂ = C ₈ H ₁₀ N ₄ O ₂ .Состав кофеина следующий:

Упражнение \ (\ PageIndex {3} \): Хладон-114

Рассчитайте молекулярную формулу фреона-114, который содержит 13,85% углерода, 41,89% хлора и 44,06% фтора. Экспериментально измеренная молярная масса этого соединения составляет 171 г / моль. Как и фреон-11, фреон-114 является широко используемым хладагентом, который участвует в разрушении озонового слоя.

Ответ

\ [C_2Cl_2F_4 \ nonumber \]

Сводка

Эмпирическая формула вещества может быть рассчитана на основе его процентного состава, а молекулярная формула может быть определена на основе эмпирической формулы и молярной массы соединения.Эмпирическая формула вещества может быть рассчитана на основе экспериментально определенного процентного состава, процентного содержания каждого элемента, присутствующего в чистом веществе по массе. Во многих случаях эти проценты можно определить анализом горения. Если молярная масса соединения известна, молекулярная формула может быть определена по эмпирической формуле.

Авторы и авторство

Расчет относительной молекулярной массы Учебное пособие по химии

Пожалуйста, не блокируйте рекламу на этом сайте.
Без рекламы = для нас нет денег = для вас нет бесплатных вещей!

Концепции относительной молекулярной массы

Если красный шар имеет массу 16 г, а черный шар имеет массу 1 г, то масса всех трех шаров в коробке равна 16 + 1 + 1 = 18 г.

Мы могли бы написать математическое выражение, чтобы найти общую массу шаров в коробке:

масса (общая) = масса (красный шар) + 2 × масса (черный шар)

масса (общая) = 16 + 2 × 1 = 16 + 2 = 18 г

Химики часто думают об атомах как о действительно крошечных шариках и называют это теорией частиц материи.

Если каждый шар в квадрате представляет собой атом, составляющий молекулу воды, H ₂ O, то на диаграмме ниже показан ящик, содержащий молекулу воды, в которой

Если атом кислорода имеет массу 16, а атом водорода имеет массу 1, то масса всех трех атомов в молекуле воды равна 16 + 1 + 1 = 18.

Мы могли бы написать математическое выражение, чтобы найти общую массу всех атомов в молекуле воды:

масса (молекула воды) = масса (атом кислорода) + 2 × масса (атом водорода)

масса (молекула воды) = 16 + 2 × 1 = 16 + 2 = 18

Это именно то, что мы делаем, когда вычисляем относительную молекулярную массу соединения:

1. Используйте химическую формулу, чтобы определить, сколько атомов каждого элемента присутствует в соединении.

   компунд X _a Y _b содержит:

   a атомов элемента X

   b атомов элемента Y

2. Напишите математическое выражение для расчета общей массы всех элементов в соединении (называемой относительной молекулярной массой соединения).

   M _r (X _a Y _b ) = относительная молекулярная масса соединения X _a Y _b

   M _r (X) = относительная атомная масса элемента X

   M _r (Y) = относительная атомная масса элемента Y

   a = количество атомов элемента X

   b = количество атомов элемента Y

   M _r (X _a Y _b ) = a × M _r (X) + b × M _r (Y)

3. Используйте Периодическую таблицу, чтобы найти относительную атомную массу (атомный вес) каждого элемента

   M _r (X) = относительная атомная масса элемента X = некоторое число

   M _r (Y) = относительная атомная масса элемента Y = другое число

4. Подставьте значения относительной атомной массы (атомной массы) каждого элемента в уравнение, а затем решите уравнение, чтобы найти относительную молекулярную массу соединения.

Рабочие примеры расчетов относительной молекулярной массы

Расчет относительной молекулярной массы двухатомной молекулы

Окись углерода — это двухатомная молекула, состоящая из двух атомов: атома углерода (C) и атома кислорода (O).
Окись углерода имеет молекулярную формулу CO

Рассчитайте относительную молекулярную массу (M _r ) соединения окиси углерода, CO.

• Что вас просят сделать?

  Расчет относительной молекулярной массы окиси углерода

  M _r (CO) =?

• Какая информация (данные) дана в вопросе?

  Химическая формула окиси углерода: CO

• Какая связь между химической формулой и ее относительной молекулярной массой?

  Относительная молекулярная масса = сумма относительных атомных масс каждого элемента в соединении

  Молекула окиси углерода (CO) содержит 1 атом углерода (C) и 1 атом кислорода (O).

  относительная молекулярная масса (CO) = 1 × относительная атомная масса (C) + 1 × относительная атомная масса (O)

  M _r (CO) = 1 × M _r (C) + 1 × M _r (O)

• Используйте Периодическую таблицу, чтобы найти относительную атомную массу (атомный вес) для каждого присутствующего элемента:

  M _r (C) = относительная атомная масса C (углерода) = 12.01

  M _r (O) = относительная атомная масса O (кислорода) = 16.00

• Рассчитайте относительную молекулярную массу окиси углерода, подставив значения в выражение, чтобы найти M _r (CO)

  M _r (CO) = 1 × M _r (C) + 1 × M _r (O)

  M _r (CO) = (1 × 12,01) + (1 × 16,00) = 28,01

Расчет относительной молекулярной массы трехатомной молекулы

Углекислый газ — трехатомная молекула, состоящая из 3 атомов.
Двуокись углерода имеет молекулярную формулу CO ₂
Каждая молекула двуокиси углерода состоит из 1 атома углерода (C) и 2 атомов кислорода (O).

Рассчитайте относительную молекулярную массу (M _r ) соединения двуокиси углерода, CO ₂ .

• Что вас просят сделать?

  Расчет относительной молекулярной массы диоксида углерода

  M _r (CO ₂ ) =?

• Какая информация (данные) дана в вопросе?

  Химическая формула диоксида углерода: CO ₂

• Какая связь между химической формулой и ее относительной молекулярной массой?

  относительная молекулярная масса = сумма относительных атомных масс каждого элемента в соединении

  Молекула диоксида углерода (CO ₂ ) состоит из 1 атома углерода (C) и 2 атомов кислорода (O).

  Относительная молекулярная масса

  (CO ₂ ) = 1 × относительная атомная масса (C) + 2 × относительная атомная масса (O)

  M _r (CO ₂ ) = 1 × M _r (C) + 2 × M _r (O)

• Используйте Периодическую таблицу, чтобы найти относительную атомную массу (атомный вес) для каждого присутствующего элемента:

  M _r (C) = относительная атомная масса C (углерода) = 12.01

  M _r (O) = относительная атомная масса O (кислорода) = 16.00

• Рассчитайте относительную молекулярную массу диоксида углерода, подставив значения в выражение, чтобы найти M _r (CO ₂ )

  M _r (CO ₂ ) = 1 × M _r (C) + 2 × M _r (O)

  M _r (CO ₂ ) = (1 × 12.01) + (2 × 16,00) = 12,01 + 32,00 = 44,01

Расчет относительной молекулярной массы многоатомного соединения

Гидроксид кальция — многоатомное соединение, состоящее из множества «атомов».
Гидроксид кальция имеет формулу Ca (OH) ₂
Соединение состоит из ионов кальция Ca ²⁺ и гидроксид-ионов OH ^—
На каждый 1 ион кальция приходится 2 гидроксид-иона.
Каждый гидроксид-ион, OH ^— , состоит из 1 атома кислорода (O) и 1 атома водорода (H).

Рассчитайте относительную молекулярную массу (M _r ) соединения гидроксида кальция, Ca (OH) ₂

• Что вас просят сделать?

  Расчет относительной молекулярной массы гидроксида кальция.

  M _r (Ca (OH) ₂ ) =?

• Какая информация (данные) дана в вопросе?

  Химическая формула гидроксида кальция: Ca (OH) ₂

• Какая связь между химической формулой и ее относительной молекулярной массой?

  Относительная молекулярная масса = сумма относительных атомных масс каждого элемента в соединении

  Гидроксид кальция содержит один атом Са (фактически ион) и два гидроксид-иона.

  Каждый гидроксид-ион состоит из одного атома водорода и одного атома кислорода.

  Итак, гидроксид кальция содержит 1 атом кальция (Ca), 2 атома кислорода (O) и 2 атома водорода (O).

  относительная молекулярная масса гидроксида кальция = 1 × относительная атомная масса (Ca) + 2 × относительная атомная масса (O) + 2 × относительная атомная масса (H)

  M _r (Ca (OH) ₂ ) = 1 × M _r (Ca) + 2 × M _r (O) + 2 × M _r (H)

• Используйте Периодическую таблицу, чтобы найти относительную атомную массу (атомный вес) для каждого присутствующего элемента:

  M _r (Ca) = относительная атомная масса кальция = 40.08

  M _r (H) = относительная атомная масса водорода = 1,008

  M _r (O) = относительная атомная масса кислорода = 16.00

• Рассчитайте относительную молекулярную массу гидроксида кальция, подставив значения в выражение, чтобы найти M _r (Ca (OH) ₂ )

  M _r (Ca (OH) ₂ ) = 1 × M _r (Ca) + 2 × M _r (O) + 2 × M _r (H)

  M _r (Ca (OH) ₂ ) = (1 × 40.08) + (2 × 16,00) + (2 × 1,008) = 40,08 + 32,00 + 2,016 = 74,10

  В качестве альтернативы, относительная молекулярная масса = относительная атомная масса кальция + (2 × относительная молекулярная масса гидроксид-ионов)

  M _r (Ca (OH) ₂ ) = 40,08 + [2 × (16,00 + 1,008)] = 40,08 + [2 × 17,008] = 40,08 + 34,016 = 74,10

Что такое относительная атомная масса и относительная молекулярная масса элемента?

Что такое относительная атомная масса и относительная молекулярная масса элемента?

Формула относительной атомной массы

Более раннее развитие относительной атомной массы

1. Атом очень крошечный.Поэтому определить его массу путем взвешивания невозможно. Итак, химики сравнивают массу атома со стандартным атомом.
2. Масса атома по сравнению со стандартным атомом известна как его относительная атомная масса (Ar). У него нет единицы.
3. Сначала химики использовали атом водорода как стандартный атом, потому что он самый легкий. Масса одного атома водорода была принята за 1 единицу.
4. Например, атом гелия в 4 раза тяжелее атома водорода, поэтому относительная атомная масса гелия равна 4.
5. Однако многие элементы не могут реагировать с водородом. Таким образом, относительные массы этих элементов не могут быть определены экспериментально. Кроме того, наличие водорода в виде газа при комнатной температуре затрудняет обращение с ним.
6. Итак, атом кислорода заменил водород как стандартный атом.
7. Однако проблемы возникли, когда было обнаружено существование трех изотопов кислорода. Химики использовали в качестве стандарта природный кислород, содержащий все три изотопа, тогда как физики использовали изотоп кислород-16 в качестве стандарта.

Люди тоже спрашивают

Относительная атомная масса (A

Наконец, в 1961 году на международном уровне был согласован новый единый стандарт атома углерода-12.

1. Масса одного атома углерода-12 была приписана ровно 12 единицам.
2. Carbon-12 был выбран по нескольким причинам.
   (a) Углерод-12 уже использовался в качестве эталона в масс-спектрометрах.
   (b) Многие элементы могут сочетаться с углеродом -12.
   (c) Углерод-12 существует в твердом виде при комнатной температуре, поэтому с ним легко обращаться.
   (d) Углерод-12 — самый распространенный изотоп углерода, его содержание составляет около 98,89%. Таким образом, масса ровно 12 единиц, приписываемая одному атому углерода-12, является точным значением.
3. На основе шкалы углерода-12 относительная атомная масса (A _r ) элемента определяется как средняя масса одного атома элемента по сравнению с одной двенадцатой массой атома углерода-12.
4. Например, средняя масса одного атома натрия в 23 раза больше, чем масса одной двенадцатой атома углерода-12.Следовательно, относительная атомная масса натрия равна 23.
5. Настоящие относительные атомные массы элементов основаны на шкале углерода-12 и могут быть найдены в Периодической таблице элементов.

Примечание:

1. Почему относительная атомная масса элемента не имеет единицы?
   Ответ:
   Относительная атомная масса не является реальной массой атома. Это всего лишь сравнительное значение. Следовательно, относительная атомная масса не имеет единицы.
2. Относительные атомные массы для большинства элементов являются целыми числами.Однако относительная атомная масса хлора принята равной 35,5 и не является целым числом. Почему?
   Ответ:
   Обратите внимание, что относительная атомная масса определяется на основе средней массы элементов. Для большинства элементов только один из их изотопов встречается в большом количестве. Следовательно, их относительные атомные массы очень близки к целым числам и, следовательно, могут быть округлены в большую сторону. Природный хлор в значительных количествах состоит из двух изотопов — 75% хлора-35 и 25% хлора-37. Следовательно, относительная атомная масса оказывается равной 35.5 и поэтому не может быть округлен.

Задачи относительной атомной массы и решения

1. Подсчитайте, во сколько раз 3 атома кальция тяжелее 5 атомов углерода.
[Относительная атомная масса: C, 12; Ca, 40]
Раствор:

2. Сколько атомов магния будут иметь ту же массу, что и два атома серебра?
[Относительная атомная масса: Mg, 24; Ag, 108]
Раствор:

Относительная молекулярная масса (M

1. Относительная молекулярная масса вещества — это средняя масса молекулы вещества по сравнению с одной двенадцатой массой одного атома углерода-12.
   
2. Например, относительная молекулярная масса воды равна 18. Это означает, что средняя масса одной молекулы воды в 18 раз больше, чем масса одной двенадцатой части атома углерода-12.
3. Молекула состоит из нескольких атомов. Следовательно, относительная молекулярная масса вещества рассчитывается путем сложения относительных атомных масс всех атомов, присутствующих в молекуле вещества.
4. По этой причине важно сначала знать молекулярную формулу вещества.
5. В таблице ниже показано, как рассчитать относительные молекулярные массы некоторых веществ.
   

   Вещество	Молекулярная формула	Относительная молекулярная масса, M r
   Газообразный водород	H 2	2 (1) = 2
   Кислород	О 2	2 (16) = 32
   Вода	H 2 O	2 (1) + 16 = 18
   Пропан	К 3 В 8	3 (12) + 8 (1) = 44
   Этанол	C 2 H 5 OH	2 (12) + 5 (1) + 16 + 1 = 46

   Таблица: Относительные молекулярные массы некоторых веществ
   [Относительная атомная масса: H, 1; С, 12; О, 16]

6. Термин «относительная молекулярная масса» может использоваться только для веществ, состоящих из молекул.Для ионных соединений вместо этого используется термин « относительная формула масса » или F _r .
7. Подобно относительной молекулярной массе, относительная формульная масса ионного соединения рассчитывается путем сложения относительных атомных масс всех атомов, указанных в его формуле.
8. В таблице ниже показан расчет относительных формульных масс некоторых ионных соединений.
   Таблица: Относительные формулы масс некоторых ионных соединений

   Вещество	Молекулярная формула	Относительная формула массы, F r
   Натрия хлорид	NaCl	23 + 35.5 = 58,5
   Калий оксид	К 2 О	2 (39) + 16 = 94
   Медь (II) хлорид	CuCl 2	64 + 2 (35,5) = 135
   Нитрат цинка	Zn (НЕТ 3 ) 2	65+ 2 [14 +3 (16)] = 189
   Алюминий сульфат	AI 2 (SO 4 ) 3	2 (27) + 3 [32 +4 (16)] = 342
   Гидратированная медь (II) сульфат	CuSO 4 .5H 2 O	64 + 32 + 4 (16) + 5 [2 (1) + 16] = 250

   Относительная атомная масса: H, 1; N 14; О, 16; Na, 23; Аl, 27; S, 32; Cl, 35,5; К, 39; Cu, 64; Zn, 65]

9. Если мы знаем относительную молекулярную или формульную массу соединения, мы можем узнать относительную атомную массу любого неизвестного элемента в соединении.

Проблемы относительной молекулярной массы и относительной формулы массы с решениями

1. Рассчитайте относительную молекулярную массу аммиака.
[Относительная атомная масса: H, 1; N, 14]
Раствор:
Молекулярная формула аммиака NH ₃ .
Относительная молекулярная масса аммиака
= A _r азота + (3 x A _r водорода)
= 14 + 3 (1)
= 17

2. Относительная формульная масса соединения с формулой Y ₂ SO ₄ равна 142. Рассчитайте относительную атомную массу элемента Y.
[Относительная атомная масса: O, 16; S, 32]
Решение:
Пусть относительная атомная масса элемента Y = y
Учитывая, что относительная формула массы Y ₂ SO ₄ = 142
Следовательно, 2y + 32 + 4 (16) = 142
2y + 96 = 142
2y = 46
y = 46/2
= 23
Итак, относительная атомная масса элемента Y равна 23.

Определение относительной атомной массы и относительной молекулярной массы элемента

Цель: Исследовать понятия относительной атомной массы и относительной молекулярной массы, используя аналогию.
Материалы: Болты 5 см, гайки и кнопки.
Аппарат: Весы с двумя чашами.
Процедура:
1. Болт помещается на одну чашу весов, как показано на рисунке ниже.
2. На другой противень помещено достаточно кнопок, чтобы уравновесить две сковороды.
3. Подсчитывается и записывается количество использованных кнопок.
4. Шаги с 1 по 3 повторяются с использованием гайки, болта с гайкой и болта с двумя гайками, по одной вместо болта.
Результаты:

Обсуждение:

1. В этом упражнении
   (a) кнопка, болт и гайка представляют собой атомы трех элементов.Кнопка
   (б) принята за эталон для сравнения масс. Масса одной канцелярской кнопки приписывается 1 единице.
   (c) болт с гайкой и болт с двумя гайками представляют собой две молекулы, состоящие из «элементов» болта и гайки.
2. Так как масса одного болта эквивалентна массе 20 канцелярских кнопок, масса одного болта составляет 20 единиц. Следовательно,
   
3. Таким же образом относительная атомная масса ореха равна 5.
4. Было обнаружено, что:
   (a) относительная молекулярная масса болта с одной гайкой
   = относительная атомная масса болта + относительная атомная масса гайки = 20 + 5 = 25
   (b) относительная молекулярная масса болта с двумя гайками
   = относительная атомная масса болта + (2 x относительная атомная масса гайки)
   = 20 + 2 (5)
   = 30
5. Точно так же относительная молекулярная масса вещества эквивалентна сумме относительных атомных масс всех атомов, составляющих одну молекулу вещества.
6. Этим действием доказано, что нам не нужно знать фактическую массу атомов или молекул, чтобы определить их относительные массы.

Заключение:
Относительную атомную или молекулярную массу можно определить путем сравнения массы одного атома или молекулы с массой стандартного атома соответственно.

Расчет молярной массы и калькулятор молекулярной массы (EnvironmentalChemistry.com)

Чтобы понять концепцию расчета молярной массы, важно понимать молярную единицу.Мол, также называемый моль, является основной единицей измерения в химии. По определению, в современной химии один моль представляет собой количество атомов углерода ровно в 12 граммах изотопа углерода 12. Помните, что углерод-12 имеет атомную массу 12 (шесть нейтронов и шесть протонов).

Один моль чего-либо, однако, содержит 6.0221367E ²³ этого объекта. Это число известно как число Авогадро.

Примеры:

1 моль углерода = 6,0221367E ²³ атомов углерода

1 моль бананов = 6.0221367E ²³ бананов
(Разве вы не рады, что они не продают бананы на крот?)

Очевидно, что было бы невозможно отсчитать 6.0221367E ²³ атомов. Однако помните, что 1 моль углерода-12 = 12 граммов = 6,0221367E ²³ атомов. Было установлено, что 1 моль любого элемента = атомная масса этого элемента, выраженная в граммах. Поскольку магний имеет атомную массу 24, один моль магния весит 24 грамма и содержит 6,0221367E ²³ атомов магния.Моль любой молекулы = молекулярная масса этой молекулы, выраженная в граммах. Чтобы определить вес одного моля бананов, нужно было бы получить средний вес банана и умножить его на 6,0221367E ²³ , тогда мы могли бы взвесить этот вес бананов и пасто, у нас был бы моль бананы. Конечно, этого никто никогда не сделает. Он просто демонстрирует, что моль чего-либо = 6.0221367E ²³ , и мы можем измерить моль чего-либо, посчитав это или взвесив.Поскольку атомы слишком малы для подсчета, мы должны взвесить моль атомов.

Молярная масса — это единица, позволяющая ученым рассчитать вес любого химического вещества, будь то элемент или соединение. Молярная масса — это сумма всех атомных масс в формуле. После определения молярной массы вещества будет легко измерить один моль этого вещества.

Расчет молярной массы вещества состоит из следующих этапов (мы будем использовать серную кислоту, H ₂ SO ₄ , в качестве примера):

1. Составьте список каждого элемента и количество атомов каждый элемент, присутствующий в веществе.

   H 2
   S 1
   O 4

2. Перейдите к периодической таблице и определите среднюю атомную массу (атомный вес) каждого элемента.

   H 1,00794
   S 32,066
   O 15,9994

3. Умножьте каждую атомную массу на количество атомов в формуле.

   H 1,00794 * 2 = 2,015
   S 32,066 * 1 = 32,066
   O 15,9994 * 4 = 63,998

4. Сложите результаты третьего шага:

   2,015 + 32,066 + 63,998 = 98,079 = молярная масса серной кислоты

В этом примере результаты округлены до правильного числа десятичных знаков.(Поскольку приведенная выше средняя атомная масса серы имеет только 3 десятичных знака, точность не может быть определена за пределами этой точки).

Эти расчеты потребуются, прежде чем можно будет определить молярность или нормальность раствора и многие другие формулы стехиометрии (количественные отношения между химическими веществами в химическом уравнении).

Попробуйте эти формулы, а затем сравните свои результаты с результатами, полученными на калькуляторе ниже:

H ₂ O

NH ₃

C ₂ H ₄ O ₂

K ₂ Cr ₂ O ₇

Калькулятор молекулярной массы

В формулах можно одновременно открывать не более двух скобок, и молекула кристаллизации должна быть помещена последней.

Примеры:

3BeO.Al2O ₃ ,6 (SiO ₂ ) = (BeO) 3.Al2O3,6 (SiO2)

(BaH ₂ O) ₂ Mn _{5 5 O 10 = (Bah3O) 2Mn5O10}

(KMgCl ₃ ) .6H ₂ O = (KMgCl3) .6h3O

Связанные ресурсы

• Молярные различия, молярность и нормальность между молярностью, молярностью и нормальностью.
• Периодическая таблица элементов
  Предоставляет исчерпывающие данные о химических элементах, включая множество свойств, названия элементов на многих языках, химические соединения, наиболее известные нуклиды.
• Анатомия атома
  Отвечает на многие вопросы, касающиеся структуры атомов.

Цитирование этой страницы

Если вам нужно процитировать эту страницу, вы можете скопировать этот текст:

Роберта Барбалас, Кеннет Барбалас. Расчет молярной массы и калькулятор молекулярной массы. EnvironmentalChemistry.com. 1996. Доступно в Интернете: 28.10.2021
https://EnvironmentalChemistry.com/yogi/reference/molar.html
.

Ссылка на эту страницу

Если вы хотите разместить ссылку на эту страницу со своего веб-сайта, блога и т. Д.скопируйте и вставьте этот код ссылки (красный) и измените его в соответствии со своими потребностями:

echo Расчет молярной массы и молекулярный вес Калькулятор (EnvironmentalChemistry.com) — Учебное пособие по расчетам молярной массы с примерами и калькулятором молекулярной массы для помощи в расчетах.
.

УВЕДОМЛЕНИЕ: Хотя ссылки на статьи приветствуются, НАШИ СТАТЬИ НЕ МОГУТ БЫТЬ КОПИРОВАТЬ ИЛИ ПОВТОРНО Публикация НА ДРУГИМ ВЕБ-САЙТЕ НИ ПРИ КАКИХ ОБСТОЯТЕЛЬСТВАХ.

ПОЖАЛУЙСТА, если вам понравилась опубликованная нами статья, просто дайте ссылку на нее на нашем сайте, не публикуйте ее повторно.

% PDF-1.3 % 658 0 obj> эндобдж xref 658 2515 0000000016 00000 н. 0000054097 00000 п. 0000050596 00000 п. 0000054192 00000 п. 0000054396 00000 п. 00000 _{00000 п. 00000 00000 п. 00000}

00000 п. 00000 00000 п. 00000 00000 п. 00000

00000 п. 00000 _{00000 п. 00000}

00000 п. 00000