2.6 Моль. Молярная масса

2.6. Моль. Молярная масса

В химических процессах участвуют мельчайшие частицы – молекулы, атомы, ионы, электроны. Число таких частиц даже в малой порции вещества очень велико. Поэтому, чтобы избежать математических операций с большими числами, для характеристики количества вещества, участвующего в химической реакции, используется специальная единица – моль.

Моль - это такое количество вещества, в котором содержится определенное число частиц (молекул, атомов, ионов), равное постоянной Авогадро.

Постоянная Авогадро N_A определяется как число атомов, содержащееся в 12 г изотопа ¹²С:

Таким образом, 1 моль любого вещества содержит 6,02 • 10²³ частиц этого вещества.

1 моль кислорода содержит 6,02 • 10²³ молекул O₂.

1 моль серной кислоты содержит 6,02 • 10²³ молекул  H₂SO₄.

1 моль железа содержит  6,02 • 10²³ атомов Fe.

1 моль серы содержит  6,02 • 10²³ атомов  S.

2 моль серы содержит  12,04 • 10²³ атомов  S.

0,5  моль серы содержит  3,01 • 10²³ атомов  S.

Исходя из этого, любое количество вещества можно выразить определенным числом молейν (ню). Например, в образце вещества содержится 12,04 • 10²³ молекул. Следовательно, количество вещества в этом образце составляет: 

В общем виде:

где N – число частиц данного вещества;
Nа – число частиц, которое содержит 1 моль вещества (постоянная Авогадро).

Молярная масса вещества (M) – масса, которую имеет 1 моль данного вещества.
Эта величина, равная отношению массы m вещества к количеству вещества ν, имеет размерность кг/моль или г/моль. Молярная масса, выраженная в г/моль, численно равна относительной относительной молекулярной массе M_r (для веществ атомного строения – относительной атомной массе A_r).
Например, молярная масса метана CH₄ определяется следующим образом:

М_r(CH₄) = A_r(C) + 4 A_r(H) = 12+4 =16

M(CH₄)=16 г/моль, т.е. 16 г CH₄ содержат 6,02 • 10²³ молекул.

Молярную массу вещества можно вычислить, если известны его масса m и количество (число молей) ν, по формуле: 

Соответственно, зная массу и молярную массу вещества, можно рассчитать число его молей: 

или найти массу вещества по числу молей и молярной массе:

m = ν • M

Необходимо отметить, что значение молярной массы вещества определяется его качественным и количественным составом, т.е. зависит от M_r и A_r. Поэтому разные вещества при одинаковом количестве молей имеют различные массы m.

УПРАЖНЕНИЯ

1.    

2.    

3.    

4.     Вычислите массу (г) железа, взятого количеством вещества

0, 5 моль?

Решение:

m = M · ν

M(Fe) = Ar(Fe) = 56 г/моль (Из периодической системы)

m (Fe) = 56 г/моль · 0,5 моль = 28 г

Ответ: m (Fe) =28 г

5.     Вычислите массу (г) 12,04  · 10²³ молекул оксида кальция CaО.

Решение:

m = M · ν, ν= N/N_a,

следовательно,  формула для расчёта

m = M · (N/N_a)

M(CaO) = Ar(Ca) + Ar(O) = 40 + 16 = 56 г/моль

m= 56 г/моль · (12,04 * 10²³/6.02 · 10²³ 1/моль) = 112 г

Ответ: m= 112 г

_______________________________________________________________

ЗАДАНИЯ  ДЛЯ  САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1.     Рассчитайте массу одной молекулы азота.

2.     Сколько молекул содержится в : а) 0,5 моль вещества;   б) 3 моль вещества.

3.     Сколько молей составляют и сколько молекул содержат: а) 128 г SO₂;  б) 8 г NaOH;   в) 280 г N₂.

4.     Сколько молей составляют и сколько атомов содержат: а) 8 г серы;   б) 280 г железа.

5.     Определите массу: а) 0,1 моль Н₂;   б) 5 моль СО₂.

6.     В какой молекуле воды содержится приблизительно 30,1 * 10²⁴ молекул Н₂О.

7.     Масса 3 моль вещества равна 51 г. Чему равны молярная масса и относительная молекулярная масса этого вещества.

8.     Сколько молей атомов углерода, водорода и кислорода содержится в 1 моле глюкозы С₆Н₁₂О₆.

9.     Сколько молей атомов азота содержится в 16 г нитрата аммония NH₄NO₃.

10.                        Даны 10 г NaOH и 10 г  Fe₂(SO₄)_3. Во сколько раз число молекул NaOH в данной массе больше числа молекул Fe₂(SO₄)₃   в такой же массе.

1.     Молярная масса численно не равна массе:
а) одной молекулы вещества	б) 6,02 * 1023 структурных единиц вещества
в) 22,4 л газа (н.у.)	г) 1 моль вещества
2.     Укажите единицу молярной массы:
а) г	б) моль-1
в) л/моль	г) г/моль
3.     Количество вещества  измеряется в:
а) а.е.м.	б) г
в) моль	г) л/моль
4.     1 моль – это:
а) все ответы верны	б) масса 22,4 л газа при н.у.
в) количества вещества, содержащее 6,02 * 1023 структурных единиц	г) отношение массы вещества к его количеству
5.     В какой из указанных порций вещества при  н.у. содержится наибольшее число молекул:
а) 2 моль N2	б) 44,8 л Н2
в) 132 г СО2	г) 0,018 л Н2О
6.     Как обозначается молярная масса:
а)  М	б) Мr
в) m	г) n
7.     Единицы измерения молярной массы:
а) г/моль	б) г
в) моль	г) кг
8.     Какую массу имеет N2 количеством 0,5 моль:
а) 14 г	б) 28 г
в) 7 г	г) 2 г
9.     Определите количество вещества Н2, в котором содержится 18,06 · 1023 молекул:
а) 0,2 моль	б) 3 моль
в) 0,3 моль	г) 1 моль
10.                        Определите число молекул кислорода, содержащихся в 2 моль О2:
а) 1,204 · 1023	б) 6,02 · 1023
в) 12,04 · 1023	г) 0,602 · 1023

Ответы:

1	а
2	г
3	в
4	в
5	в
6	а
7	а
8	б
9	б
10	в