Основные понятия и законы химии

(задачи №№ 1 – 25).

Литература:

1. Глинка Н.Л. "Общая химия". – М.: Интеграл-Пресс. 2009г. 18 -34с.

2. Коробейникова Е.Г., Чуприян А.П., Аксенов А.Н. Вопросы и задачи по химии. СПб. 2001 г. 57с.

3. Глинка Н.Л. "Задачи и упражнения по общей химии". Учебное пособие. - М.: КНОРУС, 2011, 240с.

При изучении темы 1 необходимо обратить внимание на следующие вопросы.

Химия как раздел естествознания. Место химии в системе наук и среди специальных дисциплин в пожарном деле.

Химия как наука о веществах и их превращениях. Основные исторические вехи развития химической науки и технологии.

Необходимо знать и уметь использовать для практических расчетов основные понятия и законы химии: закон сохранения массы веществ, закон постоянства состава, закон объемных отношений, закон Авогадро и его следствия. Различать понятия "молекула, атом, химический элемент, простые и сложные вещества, аллотропия, относительные атомные и молекулярные массы, молярная масса, валентность".

Пример 1.1. Сколько молекул содержится в 1 литре жидкой воды и в 1 литре паров воды при нормальных условиях? Вычислить массу молекулы воды.

Решение:

Для решения этой задачи следует воспользоваться формулами для расчета числа молей (n) вещества.

(1) ; (2) ; (3) , где

М_в-ва – молярная масса вещества, г/моль или кг/кмоль;

V_М – молярный объем газа (пара) при заданных условиях, л/моль или м³/кмоль;

N_ч-ц – число частиц в образце вещества;

N_{А ц} – число Авогадро, 1/моль.

1. Масса 1 литра воды составляет 1 кг или 1000 г. Молярная масса воды Н₂О составляет 18 г/моль. Вычислим число молей молекул воды в этом образце по формуле (1).

моль.

Зная число молей воды, для вычисления числа молекул воды в этом образце воспользуемся формулой (3):

N_ч-ц = 55,6 × 6,02×10²³ = 3,34×10²⁵ молекул

2. При нормальных условиях 1 моль любого газа (пара) занимает объем 22,4 л. Вычислим, сколько молей воды содержится в образце объемом 1 л. Для этого воспользуемся формулой (2):

моль.

Число молекул воды в этом образце составит

N_ч-ц = 0,045 × 6,02×10²³ = 2,7×10²² молекул.

3. Масса молекулы воды может быть рассчитана из следующего соотношения:

М_в-ва = m_{молекулы} × N_А = m_{молекулы} × 6,02×10²³.

Молярная масса воды составляет 18 г/моль. Тогда масса одной молекулы составит

m_{молекулы}= г = 2,99×10^{-26 кг.}

Варианты заданий

1. Вычислите массу атомов азота, зная, что молекулярный азот количеством вещества 1 моль содержит 6,02×10²³молекул.

2. Чему равна относительная молекулярная масса и масса молекул О₂ и О₃, СО и СО₂, N₂O и N₂O₅?

3. Какое количество вещества молекулярного азота находится в данном объеме, если он содержит число молекул, равное:

а) 6,02×10²²; б) 1,2×10²³; в) 1,2×10²⁰.

4. Какое число молекул содержится в любом газообразном веществе объемом 10 л (н.у.) и в воде объемом 10 мл?

5. Сколько молекул содержится в бензоле С₆Н₆ массой 0,78 г, оксиде серы (IV) SO₂ массой 0,064 г и оксиде азота (IV) NO₂ количеством вещества 0,02 моль?

6. Сравните число молекул Н₂, О₂ и NO₂, содержащихся в каждом из этих газов, взятых массой по 100 кг.

7. В какой массе СО и СО₂ содержится по 1,2×10²⁴ молекул?

8. Найдите количество вещества, массу и число молекул для СО₂, С₂Н₆ и СН₄, взятых в объеме 112, 896 и 1680 л (н.у).

9. Объемная доля аргона в воздухе составляет около 1%. Сколько молекул Ar содержится в 1 л воздуха, и в воздухе какого объема находится 6×10²³ молекул Ar?

10. Газ массой 1,105 г при 27⁰С и Р=101,3 кПа. Занимает объем

0,8 л. Какова его относительная молекулярная масса?

11. Газообразный углеводород массой 0,65 г находится в сосуде вместимостью 1 л под давлением 101,3 кПа и температуре 23⁰С. Найдите его молярную и относительную молекулярную массу.

12. Органическое вещество в виде летучей жидкости массой 0,1437 г при 25⁰С и Р=99,2 кПа превращено в пар, занимающий объем 22,9 мл. Найдите молярную массу этого вещества.

13. Найдите массы СО, СО₂, NaOH, Р₂О₃, в которых содержится соответственно 4; 10; 2,5 и 5 молярных масс вещества.

14. Чему равно количество вещества Li₂O, RbOH, FeOHSO₄, взятых по 1 кг.

15.Какой объем при 27⁰С и Р=1 атм занимает газ массой 1 г, если его плотность по водороду равна 32.

16. При некоторой температуре плотность по воздуху паров серы равна 6,62, а паров фосфора 4,28. Из скольких атомов состоят молекулы серы и фосфора при этих условиях?

17. Чему равна плотность по водороду сжатого газа, имеющего следующий объемный состав: 32% СН₄; 5% N₂; СО₂; 4% С₂Н₄; 9% СО.

18. Какова масса ацетилена С₂Н₂ объемом 1 м³ и оксида серы (IV) SO₂ объемом 406 л (н.у.)? Найдите для этих газов значения плотности по водороду и плотности по воздуху.

19. Неизвестное твердое вещество массой 20 г помещено в колбу объемом 2 л, из которой был выкачан воздух. После нагревания колбы до 150⁰С вещество полностью превратилось в газ, а давление в колбе стало равным 0,5065 МПа. Найти относительную молекулярную массу вещества.

20. Чему равно число моль CaSO₄ в гипсе CaSO₄ ×2H₂O массой 1,72 кг и число моль для кристаллогидрата в гипсе, полученном из 0,68 кг безводного сульфата кальция?

21. Сколько молярных масс содержится в указанной массе следующих веществ: КОН – 168 г; H₂SO₄ – 245 г; NaOH – 1 кг; H₃PO₄ – 1,225 кг; Mg(OH)₂ – 0.29 кг. Какую физическую величину выражают найденные числа?

22. С какими законами связано атомно-молекулярное учение? Дайте их формулировки.

23. В сосуде смешаны газы: СО₂, N₂ и О₂, массы которых соответственно равны 11, 16 и 21 г. В каких объемных соотношениях смешаны эти газы? Чему равны их объемные доли?

24. При прокаливании CaCO₃ массой 1 кг получены CaО массой 0,56 кг и СО₂ объемом 0,224 м³ (н.у.). Подтверждают ли эти данные закон сохранения массы веществ?

25. Чему равны массы атомов водорода и радона, если их относительные атомные массы соответственно равны 1 и 222?