Таблица солей молекулярная масса. Количество вещества
Цель урока.
П ознакомить учащихся с понятием «количество вещества», «моль»; сформировать представление о молярной массе вещества; научить вычислять количество вещества по известной массе вещества и массу вещества по известному количеству вещества.
Тип урока : урок изучения и первичного закрепления знаний.
Технологии : элементы технологии сотрудничества и проблемного обучения.
Методы : эвристическая беседа, поисковая деятельность,
Основные понятия. Количество вещества, моль, число Авогадро, постоянная Авогадро, молярная масса.
Планируемые результаты обучения. Знать число Авогадро, определения количества вещества и моля. Уметь определять число структурных единиц по данному количеству вещества и наоборот. Знать о равенстве числовых значений молярной и относительной молекулярной масс. Уметь вычислять массу данного количества вещества.
Оборудование : мультимедиа - аппаратура, периодическая таблица Д.И. Менделеева.
Ход урока
1. Организационный момент.
Здравствуйте дорогие ребята. Меня зовут Алла Станиславовна, и сегодня я проведу у вас урок химии.
Друзья мои! Я очень рада
Войти в приветливый Ваш класс
И для меня уже награда
Вниманье Ваших умных глаз
Я знаю: каждый в классе гений,
Но без труда талант не впрок,
Скрестите шпаги Ваших мнений –
Мы вместе сочиним урок!
2. Постановка проблемы урока и цели.
А урок наш мы начнем со смешной, нестандартной ситуации, которая однажды произошла в магазине.
Восьмиклассник Костя зашел в магазин и попросил продавщицу продать ему 10 молей поваренной соли . Что ответила Косте продавщица?
На этот вопрос вы ответите после изучения новой темы.
А какой термин для вас новый?
Расскажу сегодня, что ли, о зловредной роли моли.
Моль съедает шерсть и мех – просто паника у всех…
Ну а в химии – изволь! Есть другое слово «моль».
И сегодня на уроке мы с вами познакомимся с этим понятием.
Наш урок называется «Количество вещества. Молярная масса» (записать в тетрадь ).
Цель нашего урока:
во-первых: познакомиться с понятием «количество вещества», «моль»;
во-вторых: сформировать представление о молярной массе вещества;
в-третьих: научиться вычислять количество вещества по известной массе вещества и массу вещества по известному количеству вещества.
3. Изучение нового материала.
Все подлежит измерению. И вы уже знакомы с единицами измерения массы или объема. Например,
При покупке сахара мы определяем его ___(вес) при помощи весов, пользуясь единицами измерения-________(килограммами, граммами).
При покупке разливного молока мы определяем его _____(объем) при помощи мерной посуды, пользуясь единицами измерения______ (литр, миллилитр)
Также мы можем определить, сколько штук (частиц) в 1 килограмме?
Химия наука о веществах. Вещества состоят из атомов или молекул. В каких единицах можно измерить, вещества? Ведь атомы и молекулы невозможно подсчитать и взвесить.
И тогда для измерения вещества была выбрана особая единица, в которой соединились две величины – число молекул и масса вещества.
Такая единица называется количество вещества или моль.
Чтобы отмерить 1 моль вещества, нужно взять столько граммов его, какова относительная масса вещества:
1 моль H 2 весит 2 г (Mr(H 2) = 2)
1моль O 2 весит 32 г (Mr(O 2) = 32)
1моль H 2 O весит 18 г (Mr(H 2 O) = 18)
А сколько реальных частиц – молекул содержится в 1 моле любого вещества?
Установлено, что 1 моль любого вещества всегда содержит одинаковое число молекул. Это число равно 6 10 23 . Например,
1 моль воды = 6 . 10 23 молекул Н 2 О,
1 моль железа = 6 . 10 23 атомов Fe,
1 моль хлора = 6 . 10 23 молекул Cl 2 ,
1 моль ионов хлора Cl - = 6 . 10 23 ионов Cl - .
В честь итальянского ученого Амедео Авогадро это число назвали постоянной Авогадро
Обозначается N A = 6 ?10 23
Постоянная Авогадро настолько велика, что с трудом поддается воображению.
В пустыне Сахара содержится менее трех молей самых мелких песчинок.
Если взять 1 моль долларовых бумажек, то они покроют все материки Земли 2-х километровым плотным слоем.
Теперь мы с вами можем записать определение понятия «моль».
МОЛЬ - это КОЛИЧЕСТВО ВЕЩЕСТВА, в котором содержится 6 10 23 структурных единиц данного вещества – молекул или атомов.
Количества вещества обозначается буквой – n , измеряется в молях
Чтобы узнать число молекул (N) можно воспользоваться формулой:
зная число молекул можно найти количество вещества:
А что нужно сделать, чтобы отмерить 1 моль вещества?
Нужно взять столько граммов этого вещества, какова его относительная молекулярная масса.
Масса 1 моль вещества называется Молярной массой. Обозначается буквой – М. находится по формуле:
Предположите, в каких единицах будет измеряться молярная масса?
измеряется в (г/моль)
Молярная масса по значению совпадает с относительной атомной или молекулярной массой, но различаются единицами измерения (М – г/моль; Mr, Аr – безразмерные величины).
М (г/моль) = Mr
В таблице для иллюстрации приведены молярные массы М для нескольких веществ разного строения.
Таблица . Молярные массы различных веществ.
Вещество |
Молекулярная или атомная масса Mr, (Аr) |
Молярная масса М |
Число Авогадро |
Вода Н 2 О |
6,02?10 23 молекул |
||
Оксид кальция СаО |
6,02?10 23 молекул |
||
Углерод 12 С |
6,02?10 23 атомов |
||
6,02?10 23 атомов |
|||
Атом хлора Сl |
35,5 г/моль |
6,02?10 23 атомов |
|
Молекула хлора Cl 2 |
6,02?10 23 молекул |
Молярные массы веществ отличаются друг от друга, но количество вещества остается одинаковым – 1 моль.
Количество молей вещества n находят из отношения массы m этого вещества (г) к его молярной массе М (г/моль).
Следовательно, массу можно найти по формуле:
Установим взаимосвязь основных величин: m = n ? M, n = m/M, М = m/n, n = N/N A , N = n ? N A , где N A 6,02?10 23 моль -1
4. Закрепление материала
Мы определили, как связаны между собой количество и масса вещества. Теперь решим задачи с использованием рассмотренных выше понятий.
Задача № 1 . Определите массу кислорода количеством вещества 3,6 моль.
Задача № 2 . Какое количество вещества будут содержать 64 г кислорода?
Задача № 3 . Вычислите количество вещества и число молекул, содержащихся в углекислом газе массой 11 г.
Задача 4 . Найдите массу 24 . 10 23 молекул озона О 3 .
Попробуем ответить на вопрос, заданный вначале урока:
если продавщица хорошо училась в восьмом классе, то она быстро посчитает: масса (?aCl)= 58,5 (г/моль)?10 (моль)=585 грамм.
После чего она насыпает соль в пакет, взвесит и вежливо скажет « Платите в кассу».
5. Домашнее задание.
Итак, друзья, пришла пора проститься.
И я хочу вам пожелать:
Всегда с охотою учиться,
Всегда с охотою трудиться.
И никогда не унывать.
Литература:
- Аликберова Л.Ю. Занимательная химия, М, «АСТ-ПРЕСС», 1999год
- Бердоносов С.С, Химия 8кл, Мирос,1994.;
- Газета «Химия в школе» №44 1996г. С. 9.
- Габриелян О.С. Химия 8 класс. М.: Дрофа, 2007.
- Иванова Р.Г. Химия 8-9 класс. М.: Просвещение, 2005.
- Новошинский И.И. Новошинская Н.С. Типы химических задач и способы их решения 8-11 классы. М.: Оникс 21 век.
- Образовательная коллекция. Химия. Базовый курс. 8-9 класс. Лаборатория систем мультимедиа МарГТУ. Йошкар-Ола, 2003.
Попробуйте оценить собственные знания и умения после сегодняшнего урока
- мне понятно всё, смогу научить другого.
- я могу объяснить новую тему при некоторой помощи.
- мне сложно разобраться самостоятельно в новой теме, нужна помощь.
Формула |
Молярная масса (М, г/моль) |
Масса (m, грамм) |
Количество частиц (N) |
||
Формула |
Относительная молекулярная масса (Mr) |
Количество вещества (n, моль)) |
Молярная масса (М, г/моль) |
Масса (m, грамм) |
Количество частиц (N) |
Формула |
Относительная молекулярная масса (Mr) |
Количество вещества (n, моль)) |
Молярная масса (М, г/моль) |
Масса (m, грамм) |
Количество частиц (N) |
Массы атомов и молекул очень малы, поэтому в качестве единицы измерения удобно выбрать массу одного из атомов и выражать массы остальных атомов относительно нее. Именно так и поступал основоположник атомной теории Дальтон, который составил таблицу атомных масс, приняв массу атома водорода за единицу.
До 1961 года в физике за атомную единицу массы (а.е.м. сокращенно) принимали 1/16 массы атома кислорода 16 О, а в химии - 1/16 средней атомной массы природного кислорода, который является смесью трех изотопов. Химическая единица массы была на 0,03% больше, чем физическая.
Атомная масса и относительная атомная масса элемента
В настоящее время за в физике и химии принята единая система измерения. В качестве стандартной единицы атомной массы выбрана 1/12 часть массы атома углерода 12 С.
1 а.е.м. = 1/12 m(12 С) = 1,66057×10 -27 кг = 1,66057×10 -24 г.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Относительная атомная масса элемента (A r) - это безразмерная величина, равная отношению средней массы атома элемента к 1/12 массы атома 12 С.
При расчете относительной атомной массы учитывается распространенность изотопов элементов в земной коре. Например, хлор имеет два изотопа 35 Сl (75,5%) и 37 Сl (24,5%).Относительная атомная масса хлора равна:
A r (Cl) = (0,755×m(35 Сl) + 0,245×m(37 Сl)) / (1/12×m(12 С) = 35,5.
Из определения относительной атомной массы следует, что средняя абсолютная масса атома равна относительной атомной массе, умноженной на а.е.м.:
m(Cl) = 35,5 ×1,66057×10 -24 = 5,89×10 -23 г.
Относительная молекулярная масса элемента
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Относительная молекулярная масса вещества (M r) - это безразмерная величина, равная отношению массы молекулы вещества к 1/12 массы атома 12 С.
Относительная молекулярная масса молекулы равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы, например:
M r (N 2 O) = 2×A r (N) + A r (O) = 2×14,0067 + 15,9994 = 44,0128.
Абсолютная масса молекулы равна относительной молекулярной массе, умноженной на а.е.м.
Число атомов и молекул в обычных образцах веществ очень велико, поэтому при характеристике количества вещества используют специальную единицу измерения - моль.
Моль - это количество вещества, которое содержит столько же частиц (молекул, атомов, ионов, электронов), сколько атомов углерода содержится в 12 г изотопа 12 С.
Масса одного атома 12 С равна 12 а.е.м., поэтому число атомов в 12 г изотопа 12 С равно:
N A = 12 г / 12 × 1,66057×10 -24 г = 1/1,66057×10 -24 = 6,0221×10 -23 .
Таким образом, моль вещества содержит 6,0221×10 -23 частиц этого вещества.
Физическую величину N A называют постоянной Авогадро, она имеет размерность = моль -1 . Число 6,0221×10 -23 называют числом Авогадро.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Молярная масса (М) - это масса 1 моль вещества.
Легко показать, что численные значения молярной массы М и относительной молекулярной массы M r равны, однако первая величина имеет размерность [M] = г/моль, а вторая безразмерна:
M = N A × m (1 молекулы) = N A × M r × 1 а.е.м. = (N A ×1 а.е.м.) × M r = × M r .
Это означает, что если масса некоторой молекулы равна, например, 44 а.е.м., то масса одного моля молекул равна 44 г.
Постоянная Авогадро является коэффициентом пропорциональности, обеспечивающим переход от молекулярных отношений к молярным.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Отношение массы (m) вещества к его количеству (n) называют молярной массой вещества :
Молярную массу обычно выражают в г/моль, реже в кг/кмоль. Поскольку в одном моле любого вещества содержится одинаковое число структурных единиц, то молярная масса вещества пропорциональная массе соответствующей структурной единицы, т.е. относительной атомной массе данного вещества (M r):
где κ - коэффициент пропорциональности, одинаковый для всех веществ. Относительная молекулярная масса - величина безразмерная. Её вычисляют, используя относительные атомные массы химических элементов, указанных в Периодической системе Д.И. Менделеева.
Как известно, молекулярная масса молекулы равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы:
Mr(HX) = Ar(H) + Ar(X).
M (HX) = Mr(HX) = Ar(H) + Ar(X).
Для того, чтобы легче не затрачивать каждый раз время на расчет молярной массы конкретного вещества используют таблицу молярных масс, которая выглядит следующим образом:
Примеры решения задач
ПРИМЕР 1
Задание | Составьте формулы двух оксидов меди, если массовые доли меди в них 79,9% и 88,8%. |
Решение |
ω 1 (О) = 100% — ω 1 (Cu) = 100% — 79,9% = 20,1%; ω 2 (О) = 100% — ω 2 (Cu) = 100% — 88,8% = 11,2%. Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (медь) и «у» (кислород). Тогда, мольное отношение будет выглядеть следующим образом (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева округлим до целых чисел): x:y = ω 1 (Cu)/Ar(Cu) : ω 1 (O)/Ar(O); x:y = 79,9/64: 20,1/16; x:y = 1,25: 1,25 = 1: 1. Значит формула первого оксида меди будет иметь вид CuO. x:y = ω 2 (Cu)/Ar(Cu) : ω 2 (O)/Ar(O); x:y = 88,8/64: 11,2/16; x:y = 1,39: 0,7 = 2: 1. Значит формула второго оксида меди будет иметь вид Cu 2 O. |
Ответ | CuO и Cu 2 O |
ПРИМЕР 2
Задание | Составьте формулы двух оксидов железа, если массовые доли железа в них 77,8% и 70,0%. |
Решение | Массовая доля элемента Х в молекуле состава НХ рассчитывается по следующей формуле:
ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Найдем массовую долю в каждом из оксидов меди: ω 1 (О) = 100% — ω 1 (Fe) = 100% — 77,8% = 22,2%; ω 2 (О) = 100% — ω 2 (Fe) = 100% — 70,0% = 30,0%. Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (железо) и «у» (кислород). Тогда, мольное отношение будет выглядеть следующим образом (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева округлим до целых чисел): x:y = ω 1 (Fe)/Ar(Fe) : ω 1 (O)/Ar(O); x:y = 77,8/56: 22,2/16; x:y = 1,39: 1,39 = 1: 1. Значит формула первого оксида железа будет иметь вид FeO. x:y = ω 2 (Fe)/Ar(Fe) : ω 2 (O)/Ar(O); x:y = 70/56: 30/16; x:y = 1,25: 1,875 = 1: 1,5 = 2: 3. Значит формула второго оксида железа будет иметь вид Fe 2 O 3 . |
Ответ | FeO, Fe 2 O 3 |
Одной из основных единиц в Международной системе единиц (СИ) является единица количества вещества – моль.
Моль – это такое количество вещества, которое содержит столько структурных единиц данного вещества (молекул, атомов, ионов и др.), сколько атомов углерода содержится в 0,012 кг (12 г) изотопа углерода 12 С .
Учитывая, что значение абсолютной атомной массы для углерода равно m (C) = 1,99 · 10 26 кг, можно рассчитать число атомов углерода N А , содержащееся в 0,012 кг углерода.
Моль любого вещества содержит одно и то же число частиц этого вещества (структурных единиц). Число структурных единиц, содержащихся в веществе количеством один моль равно 6,02·10 23 и называется числом Авогадро (N А ).
Например, один моль меди содержит 6,02·10 23 атомов меди (Cu), а один моль водорода (H 2) – 6,02·10 23 молекул водорода.
Молярной массой (M) называется масса вещества, взятого в количестве 1 моль.
Молярная масса обозначается буквой М и имеет размерность [г/моль]. В физике пользуются размерностью [кг/кмоль].
В общем случае численное значение молярной массы вещества численно совпадает со значением его относительной молекулярной (относительной атомной) массы.
Например, относительная молекулярная масса воды равна:
Мr(Н 2 О) = 2Аr (Н) + Аr (O) = 2∙1 + 16 = 18 а.е.м.
Молярная масса воды имеет ту же величину, но выражена в г/моль:
М (Н 2 О) = 18 г/моль.
Таким образом, моль воды, содержащий 6,02·10 23 молекул воды (соответственно 2·6,02·10 23 атомов водорода и 6,02·10 23 атомов кислорода), имеет массу 18 граммов. В воде, количеством вещества 1 моль, содержится 2 моль атомов водорода и один моль атомов кислорода.
1.3.4. Связь между массой вещества и его количеством
Зная массу вещества и его химическую формулу, а значит и значение его молярной массы, можно определить количество вещества и, наоборот, зная количество вещества, можно определить его массу. Для подобных расчетов следует пользоваться формулами:
где ν – количество вещества, [моль]; m – масса вещества, [г] или [кг]; М – молярная масса вещества, [г/моль] или [кг/кмоль].
Например, для нахождения массы сульфата натрия (Na 2 SO 4) количеством 5 моль найдем:
1) значение относительной молекулярной массы Na 2 SO 4 , представляющую собой сумму округленных значений относительных атомных масс:
Мr(Na 2 SO 4) = 2Аr(Na) + Аr(S) + 4Аr(O) = 142,
2) численно равное ей значение молярной массы вещества:
М(Na 2 SO 4) = 142 г/моль,
3) и, наконец, массу 5 моль сульфата натрия:
m = ν · M = 5 моль · 142 г/моль = 710 г.
Ответ: 710.
1.3.5. Связь между объемом вещества и его количеством
При нормальных условиях (н.у.), т.е. при давлении р , равном 101325 Па (760 мм. рт. ст.), и температуре Т, равной 273,15 К (0 С), один моль различных газов и паров занимает один и тот же объем, равный 22,4 л.
Объем, занимаемый 1 моль газа или пара при н.у., называется молярным объемом газа и имеет размерность литр на моль.
V мол = 22,4 л/моль.
Зная количество газообразного вещества (ν) и значение молярного объема (V мол) можно рассчитать его объем (V) при нормальных условиях:
V = ν · V мол,
где ν – количество вещества [моль]; V – объем газообразного вещества [л]; V мол = 22,4 л/моль.
И, наоборот, зная объем (V ) газообразного вещества при нормальных условиях, можно рассчитать его количество (ν):