2.3 Молекулы. Химические формулы

2.3. Молекулы. Химические формулы. Молекулярные массы. Элементный состав веществ

Атомы могут соединяться друг с другом. В результате этого соединения обычно образуются более сложные частицы – молекулы. Например:

Эти примеры показывают, что соединяться друг с другом могут атомы одного элемента и атомы разных элементов. Число атомов, которые соединяются друг с другом, может быть различным.

Состав любой молекулы можно выразить химической формулой.

Так, молекула водорода имеет формулу Н₂ . Число «2» в этой формуле показывает число атомов водорода в молекуле водорода.

Числа в химических формулах, которые показывают, сколько атомов данного элемента входит в состав молекулы, называются индексами.

Молекула хлороводорода имеет формулу НСl, так как она состоит из одного атома водорода и одного атома хлора. Молекула воды имеет формулу Н₂О. Эта формула показывает, что молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.

Таким образом, химические формулы показывают качественный и количественный состав молекулы.

Согласно закону постоянства состава (Ж. Пруст, Франция, 1808 г.):

Каждое чистое вещество имеет постоянный качественный и количественный состав, который не зависит от способа получения вещества.

Так как вещество состоит из одинаковых молекул, то состав молекулы определяет состав всего вещества. Различия в химических свойствах веществ обусловлены различиями в составе и строении молекул, из которых состоят эти вещества. Поэтому можно сделать вывод:

Молекула – это наименьшая частица вещества, которая сохраняет его химические свойства.

Масса любой молекулы равна сумме масс образующих ее атомов. Если при расчете массы молекулы используются относительные атомные массы, то получается относительная молекулярная масса, которая обозначается символом Мr.

Например, относительная молекулярная масса воды Н₂О равна:

Относительная молекулярная масса сульфата железа (III)равна:

Относительная молекулярная масса вещества Мr – это число, которое показывает, во сколько раз абсолютная масса молекулы данного вещества больше 1/12 части абсолютной массы атома углерода С.

Например, относительная молекулярная масса воды Мr (Н₂О)= 18. Это значит, что масса молекулы воды в 18 раз больше 1/12 части массы атома углерода.

Относительные молекулярные массы, как и относительные атомные массы, являются величинами безразмерными.

По формуле вещества можно рассчитать массовую долю каждого химического элемента, который входит в состав вещества.

Массовая доля (w) химического элемента в данном веществе равна отношению относительной атомной массы данного элемента, умноженной на число его атомов в молекуле, к относительной молекулярной массе вещества:

Массовые доли обычно выражаются в процентах:

Рассчитаем, например, массовые доли водорода и кислорода в воде Н₂О:

УПРАЖНЕНИЯ

1.     Рассчитайте массовую долю марганца в оксиде марганца (VII).

Решение: Молярные массы веществ равны: М(Mn) = 55 г/моль, М(О) = 16 г/моль, M(Mn₂O₇)=2М(Mn)+7М(О)= 222 г/моль. Следовательно, масса Mn₂O₇ количеством вещества 1 моль составляет:

m(Mn₂O₇) = M(Mn₂O₇)·n(Mn₂O₇) = 222·1= 222 г.

Из формулы Mn₂O₇следует, что количество вещества атомов марганца в два раза больше количества вещества оксида марганца (VII). Значит,

n(Mn) = 2n(Mn₂O₇) = 2 моль,

m(Mn)= n(Mn)·M(Mn) = 2·55 = 110 г.

Таким образом, массовая доля марганца в оксиде марганца(VII) равна:

ω(X)=m(Mn) : m(Mn₂O₇) = 110:222 = 0,495 или 49,5%.

_______________________________________________________________

2.     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%.

_______________________________________________________________

ЗАДАНИЯ  ДЛЯ  САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1.     Какие частицы обычно образуются в результате соединения атомов.

2.     Чем можно выразить состав любой молекулы.

3.     Что показывают химические формулы

4.     Чему равна масса молекулы

5.     Чему равна массовая доля данного элемента в данном веществе.

6.     Опишите качественный м количественный состав молекул следующих веществ: метан СН₄, сода Na₂CO₃,  глюкоза C₆H₁₂O₆ , хлор Cl₂ , сульфат алюминия  Al₂(SO₄)_3.

7.     Молекула фосгена состоит из одного атома углерода, одного атома кислорода и двух атомов хлора. Молекула мочевины состоит из одного атома углерода, одного атома кислорода и двух атомных групп NH₂. Напишите формулы фосгена и мочевины.

8.     Подсчитайте общее число атомов в следующих молекулах:

    Рассчитайте относительные молекулярные массы веществ, которые указаны в упражнении 6.

.                                                                                       Чему равны массовые доли элементов в следующих веществах:

В каком из этих веществ массовая доля азота наибольшая и в каком – наименьшая.

1.     Про молекулу нельзя сказать, что она:
а) сохраняется в химических реакциях	б) носитель химических свойств вещества
в) разрушается в химических реакциях	г) имеет тот же качественный состав, что и вещество, состоящее из данных молекул
2.     Нельзя утверждать, что в состав молекулы воды входят:
а) два атома Н и один атом О	б) молекула Н2 и один атом О
в) атомы различных химических элементов	г) атомы Н и О в массовом соотношении 1:8 соответственно
3.     Какими свойствами  не  характеризуется молекула:
а) качественным составом	б) строением
в) количественным составом	г) электрической проводимостью
4.     Что одинакового для молекул НСl  и  HBr:
а) масса	б) массовая доля водорода
в) качественный состав	г) число атомов в молекуле
5.     Что показывает химическая формула H2SO4:
а) одну молекулу серной кислоты	б) относительную атомную массу серной кислоты
в) нет верного ответа	г) пространственное строение молекулы серной кислоты
6.     Какие свойства характеризуют и молекулу, и вещество, состоящее из этих молекул:
а) качественный состав	б) электрическая проводимость
в) физические свойства	г) агрегатное состояние
7.     Массовая доля хлора в его оксиде равна 59,66 %. Укажите формулу оксида:
а) Cl2O	б)  Cl2O3
в) Cl2O5	г)  Cl2O7
8.     Какова формула оксида железа, в котором массовая доля железа в 2,333 раза больше массовой доля кислорода:
а)  FeO	б)  Fe2O3
в)  Fe3O4	г)  FeO3
9.     Ка­ко­ва мас­со­вая доля во­до­ро­да в воде Н2О:
а) 11	б) 10
в) 15	г)12
10.                        Рас­счи­тай­те мас­со­вую долю фосфора в ве­ще­стве H3PO4:
а) 32	б) 65
в) 36	г) 17

Ответы:

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