Химические явления. Вещества
1. Заполните пропуски в предложениях.
Абсолютная атомная масса показывает массу одной двенадцатьй части 1/12 от массы одной молекулы изотопа углерода 12 6 С измеряется в следющих единицах: г, гк, мг, т.
Относительная атомная масса показываетво во сколько раз масаа стала данного вещества элемента больше массы атома водорода; единицы измерения не имеет.
2. Запишите с помощью обозначений оку=ругленное до целого числа значение:
а) относительной атомоной массы кислорода - 16
:
б) относительной атомной массы натрия - 23
;
в) относительной атомной массы меди - 64
.
3. Приведены названия химических элементов: ртуть, фосфор, водород, сера, углерод, кислород, калий, азот. В пустые клеточки впишите символы элементов таким образом, чтобы получился ряд, в октором относительная атомная масса увеличивается.
4. Подчеркните верные утверждения.
а) Масса десяти атомов кислорода равна массе двух атомов брома;
б) Масса пяти атомов углеродабольше массы трех атомов серы;
в) Масса семи атомов кислорода меньше массы пяти атомов магния.
5. Заполните схему.
6. Рассчитайте относительные молекулярные массы веещств по их фомулам:
а) M r (N 2) = 2*14=28
б) M r (CH 4) = 12+4*1=16
в) M r (CaCO 3) = 40+12+3*16=100
г) M r (NH 4 Cl) = 12+41+35,5=53,5
д) M r (H 3 PO 4) = 3*1+31+16*4=98
7. Перед вами пирамида, "строительными камнями" которой являются формулы химических соединений. Найдите такой путь с вершины пирамиды к ее основанию, чтобы сумма относительных молекулярных масс соединений была минимальной. При выборе каждого следующего "камня" нужно учитывать, что можно выбирать лишь тот, который непостредственно прилегает к предыдущему.
В ответ запишите формулы веществ выиграшного пути.
Ответ : С 2 H 6 - H 2 CO 3 - SO 2 - Na 2 S
8. Лимонная кислота содержится не только в лимонах, но также в незрелых яблоках, смородине, вишне и т.п. Лимонную кислоту использкют в кулинарии, в домашнем хозяйстве (например, для выведения ржавых пятен с ткани). Молекула этого вещества состоит из 6 атомов углерода, 8 атомов водорода, 7 атомов кислорода.
С 6 Н 8 О 7
Отметьте верное утверждение:
а) относительная молекулярная масса этого вещества равна 185;
б) относительная молекулярная масса этого вещества равна 29;
в) относительная молекулярная масса этого вещества равна 192.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ
Сера - шестнадцатый элемент Периодической таблицы. Обозначение - S от латинского «sulfur». Расположена в третьем периоде, VIА группе. Относится к неметаллам. Заряд ядра равен 16.
Сера встречается в природе как в свободном состоянии (самородная сера), так и в различных соединениях. Очень распространены соединения серы с различными металлами. Многие из них являются ценными рудами (например, свинцовый блеск PbS, цинковая обманка ZnS, медный блеск Cu 2 S) и служат источником получения цветных металлов.
Из соединений серы в природе также распространены сульфаты, главным образом, кальция и магния, Наконец, соединения серы содержатся в организмах растений и животных.
Относительной молекулярная масса вещества (M r) - это число, показывающее, во сколько раз масса данной молекулы больше 1/12 массы атома углерода, а относительная атомная масса элемента (A r) - во сколько раз средняя масса атомов химического элемента больше 1/12 массы атома углерода.
Значения атомной и молекулярной масс серы совпадают; они равны 32,059.
Сера существует в виде двух аллотропных модификаций - ромбической и моноклинной.
При обычных давлениях сера образует хрупкие кристаллы желтого цвета, плавящиеся при 112,8 o С; плотность равна 2,07 г/см 3 . Она нерастворима в воде, но довольно хорошо растворима в сероуглероде, бензоле и некоторых других жидкостях. При испарении этих жидкостей сера выделяется из раствора в виде желтых кристаллов ромбической системы, имеющих форму октаэдров, у которых обычно часть углов или ребер как бы срезана (рис.1). Эта модификация серы называется ромбической.
Рис. 1. Аллотропные модификации серы.
Иной формы кристаллы получаются, если медленно охлаждать расплавленную серу и, когда она частично затвердевает, слить еще не успевшую застыть жидкость. При этих условиях стенки сосуда оказываются покрыты изнутри длинными темно-желтыми игольчатыми кристаллами моноклинной системы. Эта модификация серы называется моноклинной. Она имеет плотность 1,96 г/см 3 , плавится при 119,3 o С и устойчива только при температуре выше 96 o С.
Известно, что в природе сера может находиться в виде четырех стабильных изотопов 32 S, 33 S, 34 S и 36 S. Их массовые числа равны 32, 33, 34 и 36 соответственно. Ядро атома изотопа серы 32 S содержит шестнадцать протонов и шестнадцать нейтронов, а изотопов 33 S, 34 S и 36 S- такое же количество протонов, семнадцать, восемнадцать и двадцать нейтронов соответственно.
Существуют искусственные изотопы серы с массовыми числами от 26-ти до 49-ти, среди которых наиболее стабильным является 35 S с периодом полураспада равным 87 суток.
На внешнем энергетическом уровне атома серы имеется шесть электронов, которые являются валентными:
1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 4 .
В результате химического взаимодействия сера может терять свои валентные электроны, т.е. являться их донором, и превращаться в положительно заряженные ионы или принимать электроны другого атома, т.е. являться их акцептором, и превращаться в отрицательно заряженные ионы:
S 0 -6e → S 6+ ;
S 0 -4e → S 4+ ;
S 0 -4e → S 2+ ;
S o +2e → S 2- .
Молекула серы одноатомна — S. Приведем некоторые свойства, характеризующие атом и молекулу серы:
ПРИМЕР 1
| Задание | Какая масса серы потребуется для получения сульфида алюминия Al 2 S 3 массой 30 г? В каких условиях может быть получен этот сульфид из простых веществ? | ||||||
| Решение | Запишем уравнение реакции получения сульфида серы:
2Al + 3S = Al 2 S 3 . Вычислим количество вещества сульфида алюминия (молярная масса - 150 г/моль): n(Al 2 S 3) = m(Al 2 S 3) / M(Al 2 S 3); n(Al 2 S 3) = 30 / 150 = 0,2 моль. Согласно уравнению реакции n(Al 2 S 3) : n(S) = 1:3, значит: n(S) = 3 × n(Al 2 S 3); n(S) = 3 × 0,2 = 0,6 моль. Тогда масса серы будет равна (молярная масса - 32 г/моль): m(S) = n(S) × M(S); Относительная атомная масса (A r ) - безразмерная величина, равная отношению средней массы атома элемента (с учетом процентного содержания изотопов в природе) к 1 / 12 массы атома 12 C . Средняя абсолютная масса атома (m ) равна относительной атомной массе, умноженной на а.е.м. A r (Mg ) = 24,312 m (Mg ) = 24,312 1,66057 10 -24 = 4,037 10 -23 г Относительная молекулярная масса (M r ) - безразмерная величина, показывающая, во сколько раз масса молекулы данного вещества больше 1 / 12 массы атома углерода 12 C . M г = m г / (1 / 12 m а (12 C )) m r - масса молекулы данного вещества; m а (12 C ) - масса атома углерода 12 C . M г = S A г (э). Относительная молекулярная масса вещества равна сумме относительных атомных масс всех элементов с учетом индексов. Примеры. M г (B 2 O 3 ) = 2 A r (B ) + 3 A r (O ) = 2 11 + 3 16 = 70 M г (KAl(SO 4) 2) = 1
A r (K) + 1 A r (Al) + 1 2 A r (S) + 2 4
A r (O) = Абсолютная масса молекулы равна относительной молекулярной массе, умноженной на а.е.м. Число атомов и молекул в обычных образцах веществ очень велико, поэтому при характеристике количества вещества используют специальную единицу измерения - моль. Количество вещества, моль . Означает определенное число структурных элементов (молекул, атомов, ионов). Обозначается n , измеряется в моль. Моль - количество вещества, содержащее столько же частиц, сколько содержится атомов в 12 г углерода. Число Авогадро (N A ). Количество частиц в 1 моль любого вещества одно и то же и равно 6,02 10 23 . (Постоянная Авогадро имеет размерность - моль -1). Пример. Сколько молекул содержится в 6,4 г серы? Молекулярная масса серы равна 32 г /моль. Определяем количество г/моль вещества в 6,4 г серы: n (s ) = m (s ) / M (s ) = 6,4г / 32 г/моль = 0,2 моль Определим число структурных единиц (молекул), используя постоянную Авогадро N A N(s) = n (s) N A = 0,2 6,02 10 23 = 1,2 10 23 Молярная масса показывает массу 1 моля вещества (обозначается M ). M = m / n Молярная масса вещества равна отношению массы вещества к соответствующему количеству вещества. Молярная масса вещества численно равна его относительной молекулярной массе, однако первая величина имеет размерность г/моль, а вторая - безразмерная. M = N A m (1 молекула) = N A M г 1 а.е.м. = (N A 1 а.е.м.) M г = M г Это означает, что если масса некоторой молекулы равна, например, 80 а.е.м. (SO 3 ), то масса одного моля молекул равна 80 г. Постоянная Авогадро является коэффициентом пропорциональности, обеспечивающим переход от молекулярных соотношений к молярным. Все утверждения относительно молекул остаются справедливыми для молей (при замене, в случае необходимости, а.е.м. на г) Например, уравнение реакции: 2 Na + Cl 2 2 NaCl , означает, что два атома натрия реагируют с одной молекулой хлора или, что одно и то же, два моль натрия реагируют с одним молем хлора. Навигация
Перечислите основные положения атомно-молекулярного учения. 1. Вещества состоят из молекул. Молекула – это наименьшая частица вещества, которая сохраняет его химические свойства. Молекулы различных веществ имеют различную массу, размер, состав, химические свойства. 2. Молекулы состоят из атомов. Атом –мельчайшая частица вещества, химического элемента, которая сохраняет его химические свойства. Химический элемент – это отдельный вид атомов. Химические свойства элемента определяются строением его атомов. Все химические элементы делятся на металлы и неметаллы. 3. Вещества молекулы которых состоят из атомов одного элемента называются простыми (Н 2 ;О 2). Вещества молекулы которых состоят из атомов разных элементов называют сложными (НCl). Аллотропными изменениями называют изменения, при которых разные простые вещества образуются одним элементом. Аллотропия – образование разных простых веществ одним элементом. Причина аллотропии: а) различное число атомов (О 2 и О 3); б) образование кристаллов различных модификации (алмаз и графит); 4. Молекулы и атомы находятся в непрерывном движении. Скорость движения зависит от агрегатного состояния вещества. Химические реакции являются химической формой движения атомов и молекул. В результате химических реакций молекулы одних веществ превращается в молекулы других веществ. Важной характеристикой вещества являются масса. Вопрос № 2
В чем сходства и различие в понятиях «масса атома» и «относительная масса»? 1. Абсолютная атомная масса – это масса грамма, выраженная в граммах (г) или в килограммах (кг) m a () =1.67*10 -24 г Пользоваться такими числами неудобно, поэтому применяют относительные атомные массы. 2. Относительная атомная масса показывает во сколько раз масса данного атома больше 1/12 массы атома углерода. 1/12 часть массы атома углерода называется атомной единицей массы (а.е.м) 1 а.е.м. = m a (С)/12 =(1,99*10 -23)/12 г = 1,66*10 -24 г а r () = m a (H)/1 а.е.м = (1,67*10 -27 / 1,66*10 -24) = 1 Относительная атомная масса в отличие от абсолютной не имеет единицы измерения. Вопрос № 3 Можно ли связать понятия «моль» и «постоянная Авогадро»? Моль – это такое количество веществ, которое содержит 6,02*10 23 частиц (молекул или атомов). Величина 6,02*10 23 моль-1 называется постоянной Авогадро, которую обозначают Na n
= N/Na, где n
– количество вещества; N– число атомов или молекул. Вопрос № 4 Сравните число атомов, содержащихся в хлоре и азоте массой по 10 г. В каком случае и во сколько раз число атомов больше?
Вопрос № 5 Средняя масса атомов серы равна 5,31*10-26 кг. Вычислите относительную атомную массу элемента серы. Масса атома углерода – 12 равна 1,993*10 -26 кг.
Вопрос № 6 Образец вещества массой 6,6 г содержит 9,03*10 22 молекул. Определите молекулярную массу этого вещества. Вопрос № 7 Приведите начальную и современную формулировку периодического закона. С чем связано их отличие? Начальная формулировка: свойственна простых тел, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодической зависимости от величины атомных масс элементов. Современная формулировка: свойства простых веществ, а также формы и свойства соединений элементов находятся в периодическом зависимости от величины заряда ядра атома (атомного номера). В таблице Менделеева не все элементы расположены по возрастанию атомной массы, есть исключение, которые он не мог объяснить. Он предвидел, что причина кроется в сложности строения атомов. Открытие и изучение изотопов показало, что химические свойства всех изотопов одного элемента одинаковы, значит химические свойства элемента зависят не от атомной массы, а от заряда ядра. Вопрос № 8 Представьте электронные конфигурации алюминия и скандия. Объясните, почему их помещают в одной группе «Периодической системы?» Почему их помещают в разных подгруппах? Являются ли они электронными аналогами? У aL и Se по три валентных электрона, поэтому они находятся в одной группе. aL относиться к р-элементам, а Se к d-элементам, поэтому они располагаются в разных подгруппах, и не являются электронными аналогами. Вопросы № 9 Среди приведенных ниже электронных конфигураций укажите невозможные и объясните причину невозможности их реализации 1р 3 ; 3р 6 ; 3S 2 ; 2S 2 ; 2d 5 ; 5d 2 ; 2p 4 ; 3p 7 Вопрос № 10 Символ изотопов элемента . Указать название элемента; число нейтронов и протонов; число электронов в электронной оболочке атома. Это элемент с порядковым номером 92 и относительной массой 238 – это уран. Число протонов составляет 92, а число нейтронов определяется по разности относительной атомной массы и порядковым номером, равным 238 – 92 = 146. Число е
определяется по порядковому номеру элемента и равно 92. Вопрос № 11 Ядро атома некоторого элемента содержит 16 нейтронов, а электронная оболочка – 15 электронов. Назовите элемент, изотопом которого является данный атом. Приведите символ этого химического элемента и укажите заряд ядра и массовое число. Фосфор (Р) – элемент, содержащий 15 электронов. Масса атома определяется суммой масс протонов и нейтронов. Так как в ядре атома содержится 16 нейтронов и 15 протонов, то его массовое число составляет 31. И это можно записать в следующем виде: ИСПОЛЬЗУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА | ||||||
