Периодическое изменение свойств химических элементов с точки зрения строения атомов можно объяснить так. Возрастание положительного заряда атомных ядер приводит к возрастанию числа электронов в атоме. Число электронов равно заряду ядра атома. Электроны же располагаются в атоме не как угодно, а по электронным слоям. Каждый электронный слой имеет определенное число электронов. По мере заполнения одного слоя начинает заполняться следующий. А поскольку от числа электронов на внешнем слое в основном зависят свойства элементов, то и свойства периодически повторяются. В качестве примера можно рассмотреть накопление электронов на внешнем электронном слое атомов второго и третьего периодов. Каждый из периодов начинается с элементов, атомы которых на внешнем слое имеют один валентный электрон (литий. натрий) . Вследствие легкой отдачи этих электронов элементы проявляют сходные свойства и называются щелочными металлами. В конце этих периодов находятся галогены, имеющие семь электронов на внешнем слое атомов, и инертные газы, у которых внешний слой завершен и содержит восемь электронов. Таким образом, в каждом периоде с возрастанием заряда ядра металлические свойства элементов постепенно ослабевают, усиливаются неметаллические. Накопление восьми электронов на внешнем слое (инертные газы) и появление еще одного электрона у следующего атома приводит к резкому скачку в свойствах элементов и началу нового периода.
Молярная масса – это отношение массы вещества к количеству вещества, т.е.
М(х) = m(x)/ν(x), (1) где М(х) – молярная масса вещества Х, m(x) – масса вещества Х, ν(x) – количество вещества Х. Единица СИ молярной массы – кг/моль, однако обычно используется единица г/моль. Единица массы – г, кг. Единица СИ количества вещества – моль. Любая задача по химии решается через количество вещества. Необходимо помнить основную формулу: ν(x) = m(x)/ М(х) = V(x)/Vm = N/NA, (2) где V(x) – объем вещества Х(л), Vm – молярный объем газа (л/моль), N – число частиц, NA – постоянная Авогадро. 1. Определите массу иодида натрия NaI количеством вещества 0,6 моль. Дано: ν(NaI)= 0,6 моль. Найти: m(NaI) =? Решение. Молярная масса иодида натрия составляет: M(NaI) = M(Na) + M(I) = 23 + 127 = 150 г/моль Определяем массу NaI: m(NaI) = ν(NaI)•M(NaI) = 0,6 • 150 = 90 г. 2. Определите количество вещества атомного бора, содержащегося в тетраборате натрия массой 40,4 г. Дано: m(Na2B4O7)=40,4 г. Найти: ν(B)=? Решение. Молярная масса тетрабората натрия составляет 202 г/моль. Определяем количество вещества: ν(Na2B4O7)= m(Na2B4O7)/ М( Na2B4O7) = 40,4/202=0,2 моль. Вспомним, что 1 моль молекулы тетраборатнатрия содержит 2 молиатомов натрия, 4 моль атомов бора и 7 моль атомов кислорода (см. формулу тетрабората натрия). Тогда количество вещества атомного бора равно: ν(B)= 4 • ν (Na2B4O7)=4 • 0,2 = 0,8 моль Массовая доля вещества – отношение массы данного вещества в системе к массе всей системы, т.е. ω(Х) =m(Х)/m, где ω(X)– массовая доля вещества Х, m(X) – масса вещества Х, m – масса всей системы. Массовая доля – безразмерная величина. Её выражают в долях от единицы или в процентах. Например, массовая доля атомного кислорода составляет 0,42, или 42%, т.е. ω(О)=0,42. Массовая доля атомного хлора в хлориде натрия составляет 0,607, или 60,7%, т.е. ω(Cl)=0,607. 3. Определите массовую долю кристаллизационной воды в дигидрате хлорида бария BaCl2 • 2H2O. Решение: Молярная масса BaCl2 • 2H2O составляет: М(BaCl2 • 2H2O) = 137+ 2 • 35,5 + 2 • 18 =244 г/моль Из формулы BaCl2 • 2H2O следует, что 1 моль дигидрата хлорида бария содержит 2 моль Н2О. Отсюда можно определить массу воды, содержащейся в BaCl2 • 2H2O: m(H2O) = 2 • 18 = 36 г. Находим массовую долю кристаллизационной воды в дигидрате хлорида бария BaCl2 • 2H2O. ω(H2O) = m(H2O)/ m(BaCl2 • 2H2O) = 36/244 = 0,1475 = 14,75%. 4. Из образца горной породы массой 25 г, содержащей минерал аргентит Ag2S, выделено серебро массой 5,4 г. Определите массовую долю аргентита в образце. Дано: m(Ag )=5,4 г; m = 25 г. Найти: ω(Ag2S) =? Решение: определяем количество вещества серебра, находящегося в аргентите: ν(Ag ) =m(Ag )/M(Ag ) = 5,4/108 = 0,05 моль. Из формулы Ag2S следует, что количество вещества аргентита в два раза меньше количества вещества серебра. Определяем количество вещества аргентита: ν( Ag2S)= 0,5 • ν (Ag) = 0,5 • 0,05 = 0,025 моль Рассчитываем массу аргентита: m(Ag2S) = ν( Ag2S) • М(Ag2S) = 0,025• 248 = 6,2 г. Теперь определяем массовую долю аргентита в образце горной породы, массой 25 г. ω(Ag2S) = m(Ag2S)/ m = 6,2/25 = 0,248 = 24,8%. Вывод формул соединений 5. Определите простейшую формулу соединения калия с марганцем и кислородом, если массовые доли элементов в этом веществе составляют соответственно 24,7, 34,8 и 40,5%. Дано: ω(K) =24,7%; ω(Mn) =34,8%; ω(O) =40,5%. Формуласоиденения Решение: для расчетов выбираем массу соединенияравную 100 г, т.е. m=100 г. Массы калия, марганца и кислорода составят: m (К) = m ω(К); m (К) = 100 • 0,247= 24,7 г; m (Mn) = m ω(Mn); m (Mn) =100 • 0,348=34,8 г m (O) = m ω(O); m (O) = 100 • 0,405 = 40,5 г. Определяем количества веществ атомных калия, марганца и кислорода: ν(К)= m(К)/ М( К) = 24,7/39= 0,63 моль ν(Mn)= m(Mn)/ М( Mn) = 34,8/ 55 = 0,63 моль ν(O)= m(O)/ М(O) = 40,5/16 = 2,5 моль Находим отношение количеств веществ: ν(К) : ν(Mn) : ν(O) = 0,63 : 0,63 : 2,5. Разделив правую часть равенства на меньшее число (0,63) получим: ν(К) : ν(Mn) : ν(O) = 1 : 1 : 4. Следовательно, простейшая формула соединения KMnO4. 6. При сгорании 1,3 г вещества образовалось 4,4 г оксида углерода (IV) и 0,9 г воды. Найти молекулярную формулу вещества, если его плотность Дано: m(NH3)=51 г; p=250 кПа; t=20oC.
В качестве примера можно рассмотреть накопление электронов на внешнем электронном слое атомов второго и третьего периодов. Каждый из периодов начинается с элементов, атомы которых на внешнем слое имеют один валентный электрон (литий. натрий) . Вследствие легкой отдачи этих электронов элементы проявляют сходные свойства и называются щелочными металлами.
В конце этих периодов находятся галогены, имеющие семь электронов на внешнем слое атомов, и инертные газы, у которых внешний слой завершен и содержит восемь электронов.
Таким образом, в каждом периоде с возрастанием заряда ядра металлические свойства элементов постепенно ослабевают, усиливаются неметаллические. Накопление восьми электронов на внешнем слое (инертные газы) и появление еще одного электрона у следующего атома приводит к резкому скачку в свойствах элементов и началу нового периода.
М(х) = m(x)/ν(x), (1)
где М(х) – молярная масса вещества Х, m(x) – масса вещества Х, ν(x) – количество вещества Х. Единица СИ молярной массы – кг/моль, однако обычно используется единица г/моль. Единица массы – г, кг. Единица СИ количества вещества – моль.
Любая задача по химии решается через количество вещества. Необходимо помнить основную формулу:
ν(x) = m(x)/ М(х) = V(x)/Vm = N/NA, (2)
где V(x) – объем вещества Х(л), Vm – молярный объем газа (л/моль), N – число частиц, NA – постоянная Авогадро.
1. Определите массу иодида натрия NaI количеством вещества 0,6 моль.
Дано: ν(NaI)= 0,6 моль.
Найти: m(NaI) =?
Решение. Молярная масса иодида натрия составляет:
M(NaI) = M(Na) + M(I) = 23 + 127 = 150 г/моль
Определяем массу NaI:
m(NaI) = ν(NaI)•M(NaI) = 0,6 • 150 = 90 г.
2. Определите количество вещества атомного бора, содержащегося в тетраборате натрия массой 40,4 г.
Дано: m(Na2B4O7)=40,4 г.
Найти: ν(B)=?
Решение. Молярная масса тетрабората натрия составляет 202 г/моль. Определяем количество вещества:
ν(Na2B4O7)= m(Na2B4O7)/ М( Na2B4O7) = 40,4/202=0,2 моль.
Вспомним, что 1 моль молекулы тетраборатнатрия содержит 2 молиатомов натрия, 4 моль атомов бора и 7 моль атомов кислорода (см. формулу тетрабората натрия). Тогда количество вещества атомного бора равно: ν(B)= 4 • ν (Na2B4O7)=4 • 0,2 = 0,8 моль
Массовая доля вещества – отношение массы данного вещества в системе к массе всей системы, т.е. ω(Х) =m(Х)/m, где ω(X)– массовая доля вещества Х, m(X) – масса вещества Х, m – масса всей системы. Массовая доля – безразмерная величина. Её выражают в долях от единицы или в процентах. Например, массовая доля атомного кислорода составляет 0,42, или 42%, т.е. ω(О)=0,42. Массовая доля атомного хлора в хлориде натрия составляет 0,607, или 60,7%, т.е. ω(Cl)=0,607.
3. Определите массовую долю кристаллизационной воды в дигидрате хлорида бария BaCl2 • 2H2O.
Решение: Молярная масса BaCl2 • 2H2O составляет:
М(BaCl2 • 2H2O) = 137+ 2 • 35,5 + 2 • 18 =244 г/моль
Из формулы BaCl2 • 2H2O следует, что 1 моль дигидрата хлорида бария содержит 2 моль Н2О. Отсюда можно определить массу воды, содержащейся в BaCl2 • 2H2O:
m(H2O) = 2 • 18 = 36 г.
Находим массовую долю кристаллизационной воды в дигидрате хлорида бария BaCl2 • 2H2O.
ω(H2O) = m(H2O)/ m(BaCl2 • 2H2O) = 36/244 = 0,1475 = 14,75%.
4. Из образца горной породы массой 25 г, содержащей минерал аргентит Ag2S, выделено серебро массой 5,4 г. Определите массовую долю аргентита в образце.
Дано: m(Ag )=5,4 г; m = 25 г.
Найти: ω(Ag2S) =?
Решение: определяем количество вещества серебра, находящегося в аргентите: ν(Ag ) =m(Ag )/M(Ag ) = 5,4/108 = 0,05 моль.
Из формулы Ag2S следует, что количество вещества аргентита в два раза меньше количества вещества серебра. Определяем количество вещества аргентита:
ν( Ag2S)= 0,5 • ν (Ag) = 0,5 • 0,05 = 0,025 моль
Рассчитываем массу аргентита:
m(Ag2S) = ν( Ag2S) • М(Ag2S) = 0,025• 248 = 6,2 г.
Теперь определяем массовую долю аргентита в образце горной породы, массой 25 г.
ω(Ag2S) = m(Ag2S)/ m = 6,2/25 = 0,248 = 24,8%.
Вывод формул соединений
5. Определите простейшую формулу соединения калия с марганцем и кислородом, если массовые доли элементов в этом веществе составляют соответственно 24,7, 34,8 и 40,5%.
Дано: ω(K) =24,7%; ω(Mn) =34,8%; ω(O) =40,5%.
Формуласоиденения
Решение: для расчетов выбираем массу соединенияравную 100 г, т.е. m=100 г. Массы калия, марганца и кислорода составят:
m (К) = m ω(К); m (К) = 100 • 0,247= 24,7 г;
m (Mn) = m ω(Mn); m (Mn) =100 • 0,348=34,8 г
m (O) = m ω(O); m (O) = 100 • 0,405 = 40,5 г.
Определяем количества веществ атомных калия, марганца и кислорода:
ν(К)= m(К)/ М( К) = 24,7/39= 0,63 моль
ν(Mn)= m(Mn)/ М( Mn) = 34,8/ 55 = 0,63 моль
ν(O)= m(O)/ М(O) = 40,5/16 = 2,5 моль
Находим отношение количеств веществ:
ν(К) : ν(Mn) : ν(O) = 0,63 : 0,63 : 2,5.
Разделив правую часть равенства на меньшее число (0,63) получим:
ν(К) : ν(Mn) : ν(O) = 1 : 1 : 4.
Следовательно, простейшая формула соединения KMnO4.
6. При сгорании 1,3 г вещества образовалось 4,4 г оксида углерода (IV) и 0,9 г воды. Найти молекулярную формулу вещества, если его плотность
Дано: m(NH3)=51 г; p=250 кПа; t=20oC.
Найти: V(NH3) =?
Решение: определяем количество вещества аммиака:
ν(NH3) = m(NH3)/ М(NH3) = 51/17 = 3 моль