Глава I. Первоначальные химические понятия. § 7. Химические формулы — с. 41
§ 7. Проверьте свои знания.
1. Что представляет собой химическая формула?
Чем различаются индексы и коэффициенты?
Химическая формула — обозначение состава вещества с помощью символов химических элементов и индексов. Индекс — цифра внизу справа от символа (или скобки); он показывает число атомов данного элемента в молекуле или формульной единице и входит в состав формулы вещества: в H₂O индекс 2 означает два атома водорода. Коэффициент — цифра перед формулой; он показывает число молекул (формульных единиц) вещества: 3H₂O — три молекулы воды, в них 6 атомов водорода и 3 атома кислорода. Индекс 1 и коэффициент 1 не пишут.
§ 7. Проверьте свои знания.
2. Что называют относительной атомной массой и относительной молекулярной массой?
Относительная атомная масса Aᵣ — величина, показывающая, во сколько раз масса атома данного элемента больше 1/12 массы атома углерода (Aᵣ(O) = 16). Относительная молекулярная масса Mᵣ — величина, показывающая, во сколько раз масса молекулы вещества больше 1/12 массы атома углерода; она равна сумме относительных атомных масс всех атомов в молекуле с учётом индексов: Mᵣ(H₂SO₄) = 2 · 1 + 32 + 4 · 16 = 98. Обе величины безразмерны.
§ 7. Проверьте свои знания.
3. Какую информацию несёт химическая формула?
Химическая формула показывает: 1) индивидуальное вещество; 2) тип вещества (простое или сложное); 3) одну молекулу вещества (для веществ молекулярного строения) или формульную единицу (для веществ немолекулярного строения); 4) качественный состав — какие химические элементы входят в состав вещества; 5) количественный состав — число атомов каждого элемента в одной формульной единице. По формуле можно также рассчитать относительную молекулярную массу и массовые доли элементов. Например, формула H₂SO₄: серная кислота, сложное вещество, состоит из H, S, O, в молекуле 2 атома H, 1 атом S, 4 атома O.
§ 7. Примените свои знания.
4. Составьте химическую формулу сахарозы, зная, что в состав её молекулы входят 12 атомов углерода, 22 атома водорода и 11 атомов кислорода. Рассчитайте относительную молекулярную массу этого вещества и массовые доли образующих его элементов.
Дано: в молекуле сахарозы 12 атомов C, 22 атома H, 11 атомов O.
Найти: формулу, Mᵣ, w(C), w(H), w(O).
Решение: Число атомов записываем индексами: формула сахарозы C₁₂H₂₂O₁₁.
Mᵣ(C₁₂H₂₂O₁₁) = 12 · Aᵣ(C) + 22 · Aᵣ(H) + 11 · Aᵣ(O) = 12 · 12 + 22 · 1 + 11 · 16 = 144 + 22 + 176 = 342.
w(C) = 144/342 · 100 % ≈ 42,11 %.
w(H) = 22/342 · 100 % ≈ 6,43 %.
w(O) = 176/342 · 100 % ≈ 51,46 %.
Проверка: 42,11 % + 6,43 % + 51,46 % = 100 %.
Ответ: C₁₂H₂₂O₁₁; Mᵣ = 342; w(C) ≈ 42,11 %, w(H) ≈ 6,43 %, w(O) ≈ 51,46 %.
Найти: формулу, Mᵣ, w(C), w(H), w(O).
Решение: Число атомов записываем индексами: формула сахарозы C₁₂H₂₂O₁₁.
Mᵣ(C₁₂H₂₂O₁₁) = 12 · Aᵣ(C) + 22 · Aᵣ(H) + 11 · Aᵣ(O) = 12 · 12 + 22 · 1 + 11 · 16 = 144 + 22 + 176 = 342.
w(C) = 144/342 · 100 % ≈ 42,11 %.
w(H) = 22/342 · 100 % ≈ 6,43 %.
w(O) = 176/342 · 100 % ≈ 51,46 %.
Проверка: 42,11 % + 6,43 % + 51,46 % = 100 %.
Ответ: C₁₂H₂₂O₁₁; Mᵣ = 342; w(C) ≈ 42,11 %, w(H) ≈ 6,43 %, w(O) ≈ 51,46 %.
§ 7. Примените свои знания.
5. Рассчитайте относительные молекулярные массы веществ, формулы которых: H₂S, SO₃, Na₂CO₃, Cu(OH)₂, P₂O₅, AlCl₃, Ba(NO₃)₂.
Решение: Mᵣ равна сумме относительных атомных масс с учётом индексов (Aᵣ: H 1, C 12, N 14, O 16, Na 23, Al 27, P 31, S 32, Cl 35,5, Cu 64, Ba 137).
Mᵣ(H₂S) = 2 · 1 + 32 = 34.
Mᵣ(SO₃) = 32 + 3 · 16 = 80.
Mᵣ(Na₂CO₃) = 2 · 23 + 12 + 3 · 16 = 46 + 12 + 48 = 106.
Mᵣ(Cu(OH)₂) = 64 + 2 · (16 + 1) = 64 + 34 = 98.
Mᵣ(P₂O₅) = 2 · 31 + 5 · 16 = 62 + 80 = 142.
Mᵣ(AlCl₃) = 27 + 3 · 35,5 = 27 + 106,5 = 133,5.
Mᵣ(Ba(NO₃)₂) = 137 + 2 · 14 + 6 · 16 = 137 + 28 + 96 = 261.
Ответ: 34; 80; 106; 98; 142; 133,5; 261.
Mᵣ(H₂S) = 2 · 1 + 32 = 34.
Mᵣ(SO₃) = 32 + 3 · 16 = 80.
Mᵣ(Na₂CO₃) = 2 · 23 + 12 + 3 · 16 = 46 + 12 + 48 = 106.
Mᵣ(Cu(OH)₂) = 64 + 2 · (16 + 1) = 64 + 34 = 98.
Mᵣ(P₂O₅) = 2 · 31 + 5 · 16 = 62 + 80 = 142.
Mᵣ(AlCl₃) = 27 + 3 · 35,5 = 27 + 106,5 = 133,5.
Mᵣ(Ba(NO₃)₂) = 137 + 2 · 14 + 6 · 16 = 137 + 28 + 96 = 261.
Ответ: 34; 80; 106; 98; 142; 133,5; 261.
§ 7. Примените свои знания.
6. Укажите формулы веществ, имеющих одинаковые относительные молекулярные массы: CO₂, N₂, CH₂Cl₂, NO, CO, C₂H₄, H₂S, O₂.
Решение: рассчитаем Mᵣ каждого вещества.
Mᵣ(CO₂) = 12 + 32 = 44.
Mᵣ(N₂) = 2 · 14 = 28.
Mᵣ(CH₂Cl₂) = 12 + 2 + 2 · 35,5 = 85.
Mᵣ(NO) = 14 + 16 = 30.
Mᵣ(CO) = 12 + 16 = 28.
Mᵣ(C₂H₄) = 2 · 12 + 4 = 28.
Mᵣ(H₂S) = 2 + 32 = 34.
Mᵣ(O₂) = 2 · 16 = 32.
Ответ: одинаковые относительные молекулярные массы (28) имеют N₂, CO и C₂H₄. Остальные значения (44, 85, 30, 34, 32) ни у одного вещества не повторяются.
Mᵣ(CO₂) = 12 + 32 = 44.
Mᵣ(N₂) = 2 · 14 = 28.
Mᵣ(CH₂Cl₂) = 12 + 2 + 2 · 35,5 = 85.
Mᵣ(NO) = 14 + 16 = 30.
Mᵣ(CO) = 12 + 16 = 28.
Mᵣ(C₂H₄) = 2 · 12 + 4 = 28.
Mᵣ(H₂S) = 2 + 32 = 34.
Mᵣ(O₂) = 2 · 16 = 32.
Ответ: одинаковые относительные молекулярные массы (28) имеют N₂, CO и C₂H₄. Остальные значения (44, 85, 30, 34, 32) ни у одного вещества не повторяются.