Пример 3. Решение. Моль — это количество вещества, в котором содержится число частиц любого определенного сорта

Пример 1

Выразите в молях:

а) 6,02·10²¹ молекул СО₂;

б) 1,20·10²⁴ атомов кислорода;

в) 2,00·10²³ молекул воды. Чему равна мольная (молярная) масса указанных веществ?

Решение. Моль — это количество вещества, в котором содержится число частиц любого определенного сорта, равное постоянной Авогадро (6,02·10²³). Отсюда

а) 6,02·10²¹, т.е. 0,01 моль;

б) 1,20·10²⁴, т.е. 2 моль;

в) 2,00·10²³, т.е. 1 /З моль.

Масса моля вещества выражается в г/моль. Мольная (молярная) масса вещества в граммах численно равна его относительной молекулярной (атомной) массе, выраженной в атомных единицах массы (а.е.м).

Так как молекулярные массы СО₂ и Н₂О и атомная масса кислорода соответственно равны 44, 18 и 16 а.е.м., то их мольные (молярные) массы равны:

а) 44 г/моль;

б) 18г/моль;

в) 16 г/моль.

Пример 2

Определите эквивалент (Э) и эквивалентную массу М_Э азота, серы и хлора в соединениях NН₃, Н₂S и НСl.

Решение. Масса вещества и количество вещества — понятия неидентичные. Масса выражается в килограммах (граммах), а количество вещества — в молях.

Эквивалент элемента (Э) — это такое количество вещества, которое соединяется с 1 моль атомов водорода или замещает то же количество атомов водорода в химических реакциях. Масса 1 эквивалента элемента называется его эквивалентной массой (М_Э). Таким образом, эквиваленты выражаются в молях, а эквивалентные массы — в г/моль.

В данных соединениях с 1 моль атомов водорода соединяется 1/3 моль азота, 1/2 моль серы и 1 моль хлора. Отсюда Э(N) = 1/3 моль, Э(S) =1/2 моль, Э(Сl) = 1 моль. Исходя из мольных масс этих элементов, определяем их эквивалентные массы:

М_Э(N) = 1/3·14= 4,67 г/моль;

М_Э(S) =1/2·32= 16г/моль;

М_Э(Cl) = 1·35.45 =35,45 г/моль.

Пример 3

На восстановление 7,09 г оксида двухвалентного металла требуется 2,24 л водорода (н.у.). Вычислите эквивалентную массу оксида и эквивалентную массу металла. Чему равна атомная масса металла?

Нормальные условия по Международной системе единиц (СИ): давление 1,013·10⁵ Па (760 мм рт. ст., 1 атм), температура 273 К или 0°С.

Решение. Согласно закону эквивалентов массы (объемы) реагирующих друг с другом веществ m₁ и m₂ пропорциональны их эквивалентным массам (объемам):

m₁/М_э(1) = m₂/М_э(2)(1)

m(МеО)/М_э(МеО) = m(Н₂)/М_э(Н₂)(2)

Если одно из веществ находится в газообразном состоянии, то, как правило, его количество измеряется в объемных единицах (мл, л, м ³).

Объем, занимаемый при данных условиях мольной или эквивалентной массой газообразного вещества, называется мольным или, соответственно, эквивалентным объемом этого вещества. Мольный объем любого газа при н.у. равен 22,4 л. Отсюда эквивалентный объем водорода (V_э) молекула которого состоит из двух атомов, т.е. содержит два моля атомов водорода, равен 22,4:2 = 11,2 л. В формуле (2) отношение m_H2 ⁄ М_Э(Н2) заменяем равным ему отношением V_H2 ⁄ V_Э(Н2), где V_H2 - объем водорода, V_Э(Н2) эквивалентный объем водорода:

m(МеО)/М_э(МеО) = V(Н₂)/V_э(Н₂)(3)

Из уравнения (3) находим эквивалентную массу оксида металла М_Э(МеО)

7,09/М_Э(МеО) = 2,24/11,2; М_Э(МеО) = 7,09·11,2/2,24 = 35,45 г/моль.

Согласно закону эквивалентов М_Э(МeO) = М_Э(Мe) + М_Э(O2),

отсюда

М_Э(Мe) = М_Э(МeО) - М_Э(O2) = 35,45 – 8 = 27,45 г/моль.

Мольная масса металла определяется из соотношения:

М_Э = А/В,

Где: М_Э - эквивалентная масса, г/моль

А — мольная масса металла, г/моль

В — валентность элемента;

А = Мэ·В = 27,45∙2 = 54,9 г/моль.

Так как атомная масса в а.е.м. численно равна мольной (молярной) массе, выражаемой в г/моль, то искомая атомная масса металла 54,9 а.е.м.