1.4. Моль. Молярная масса

1.4. Моль. Молярная масса

В химии для количественной характеристики веществ используют величины: масса m [г, кг, мг], объем V [л, мл, м3], число частиц N (рис. 1.6). Но есть еще одна важная величина – количество вещества ? (? – читаем «ню»). Иногда количество вещества обозначают n(Х) (n – читаем «эн»), где Х – формула частицы. Единицей измерения количества вещества является [моль].

Количество вещества – это число структурных частиц (молекул, атомов, ионов и других) данного вещества.

Моль – количество вещества, которое содержит столько частиц (атомов, молекул, ионов), сколько атомов содержится в углероде массой 12 г.

Рассчитаем, сколько атомов углерода содержит 12 г углерода. Для этого разделим массу образца 12 г на массу одного атома углерода, равную 19,93·10–24 г. 12 г/моль : 19,93·10–24 г = 6,02·1023 моль–1. Число 6,02·1023 моль–1 называют постоянной Авогадро и обозначают NA. Постоянная Авогадро NA показывает число структурных частиц в 1 моль вещества. Моль – это количество вещества, которое содержит 6,02·1023 структурных частиц (атомов, молекул, ионов или других частиц). Например: 1 моль воды Н2О содержит 6,02·1023 молекул воды; 1 моль молекул кислорода О2 содержит

Рисунок 1.6 – Разнообразие единиц измерения

6,02·1023 молекул кислорода О2; 1 моль ионов SO42– содержит 6,02·1023 ионов SO42–; 1 моль атомов углерода С содержит 6,02·1023 атомов углерода; 1 моль молекул СО2 содержит 6,02·1023 молекул СО2 (рис. 1.7б).

Масса 1моль (или 6,02·1023 молекул) называется молярной массой вещества, масса 6,02·1023 атомов – молярной массой элемента, масса 6,02·1023 ионов – молярной массой ионов.

Например: масса 1 моль атомов углерода – это молярная масса атомов углерода, которую записывают так: М(С) = 12 г/моль; масса 1 моль молекул NaOH – это молярная масса молекул: М(NaOH) = 40г/моль; масса 1 моль атомов железа – это молярная масса атомов железа: М(Fe) = 56 г/моль (рис. 1.7а).

Рисунок 1.7 – Молярная масса атомов – это масса: а) одного моль (6,02·1023) атомов;

б) одного моль (6,02·1023) молекул

Молярная масса – это отношение массы вещества m(X) к количеству вещества ? (Х):

Масса вещества m измеряется в [кг] или [г] (килограммах или граммах), количество вещества ? – в [моль], а молярная масса вещества М – в [кг/моль], но чаще – в [г/моль].

Молярная масса атомов численно равна относительной атомной массе элемента, а молярная масса молекул – относительной молекулярной массе вещества (табл. 1.3).

Таблица 1.3 – Молярные массы некоторых веществ

Формула вещества	Относительная атомная (Ar) или молекулярная (Мr) масса, а.е.м.	Число частиц в 1 моль	Молярная масса (М), г/моль
Cu O2 H2O H2SO4 S	64 32 18 98 32	6,02 · 1023 атомов 6,02 · 1023 молекул 6,02 · 1023 молекул 6,02 · 1023 молекул 6,02 · 1023 атомов	64 32 18 98 32

Количество вещества ?(Х) (или n(Х)) можно рассчитать, если известны масса m вещества и его молярная масса M:

Пример 1.1. Какое количество вещества содержится в 54 г воды?

Дано:	Решение:
m(Н2О) = 54 г	1) М(Н) = 1 г/моль, М(О) = 16 г/моль, М(Н2О) = 1·2 + 16 = 18 г/моль;
?( Н2О) – ?	2) ?(H2O) = m(H2O) / M(H2O) = 54 г/18 г/моль = 3 моль.
	Ответ: вода массой 54 г содержит 3 моль вещества.

Массу m вещества рассчитывают, если известны количество вещества ? и его молярная масса М:

Пример 1.2. Определить массу 5 моль KI.

Дано:	Решение:
? =5 моль	1) М(К) = 39 г/моль, М(I) = 127 г/моль, М(KI) = 39 + 127 = 166 г/моль;
m(KI) – ?	2) m(KI) = ? (KI)·М(KI) = 5 моль·166 г/моль = 830 г.
	Ответ: масса 5 моль KI равна 830 г.

Массу одного атома mА(X) или одной молекулы mМ(X) вещества можно рассчитать, разделив его молярную массу М на число Авогадро NA:

Пример 1.3. Чему равна масса молекулы хлора Cl2?

Дано:	Решение:
NA = 6,02·1023 моль–1	1) М(Cl) = 35,5 г/моль , М(Cl2) = 2·35,5 = 71 г/моль;
Mмолекулы(Cl2) – ?	2) mмолекулы(Cl2) =.
	Ответ: масса молекулы хлора равна 11,79 · 10-23 г.

Число (количество) структурных частиц N(X) данного вещества рассчитывается по формуле

Пример 1.4. Сколько молекул содержится в 0,3 моль азота?

Дано:	Решение:
?(N2) = 0,3 моль	1) NA = 6,02·1023 моль–1;
N(N2) – ?	2) N(N2) = ?(N2)·NA=0,3 моль·6,02·1023  моль–1 =1,8·1023  молекул.
	Ответ: в 0,3 моль азота содержится 1,8 · 1023 молекул.

Пример 1.5. Сколько атомов азота содержится в 0,3 моль азота?

Дано:	Решение:
?(N2) = 0,3 моль	1) N(N) = ?(N) · NA,
N(N) – ?	1 моль молекул N2 содержит 2 моль атомов азота N, отсюда:
	2) ?(N) = 2 ?(N2) = 2·0,3 моль = 0,6 моль;
	3) N(N) = 0,6 моль·6,02·1023 моль–1 = 36,12·1022  атомов.
	Ответ: в 0,3 моль азота содержится 36,12·1022 атомов азота.

Пример 1.6. Какая масса аммиака NH3 содержит столько молекул, сколько их содержится в воде Н2О массой 54 г?

Дано:	Решение:
m(H2O) = 54 г	1) М(H2O) = 18 г/моль, М(NH3) = 17 г/моль;
?(NH3) = ?(H2O)	2) ?(H2O) = m(H2O) / M(H2O) = 54 г/18 г/моль = 3 моль;
m(NH3) – ?	3) ?(NH3) = ?(H2O) = 3 моль;
	4) m(NH3) = ?(NH3)·М(NH3) = 3 моль·17 г/моль = 51 г.
	Ответ: аммиак массой 51 г содержит столько молекул, сколько их содержится в воде массой 54 г.

Ключевые слова и термины

Русский	Украинский	Английский	Французский	Арабский
измерять	вимірювати	to measure	mesurer	????
ион	йон, іон	ion	ion	????
моль	моль	mole	mole	???
постоянная	стала	constant	constant	???????????????
содержать	містити	to contain	contenir	?????
формула химическая	формула хімічна	chemical formula	formule chimique	??????
число	число	number	nombre	??? ????

Обратите внимание!

1) что содержит что

Моль содержит 6,02 · 1023 частиц.

2) столько…, сколько

Моль содержит столько частиц, сколько атомов содержится в углероде массой 12 г.

3) что выражается в чем

Молярная масса вещества выражается в граммах на моль (г/моль).

Контрольные вопросы

Что такое количество вещества?

В каких единицах выражают количество вещества?

Что такое моль?

Что показывает постоянная Авогадро?

Что называется молярной массой? В каких единицах выражают молярную массу?

Как рассчитывается: а) молярная масса; б) количество вещества; в) масса вещества; г) масса молекулы, атома; д) количество атомов, молекул?

Задания для самостоятельной работы

Рассчитайте молярные массы веществ: а) I2; б) O3; в) P2O5; г) HCl; д) Cl2; е) H3PO4; ж) NH4NO3; з) Mg(NO3)2.

Какое количество вещества содержится: а) в серной кислоте H2SO4 массой 9,8 г; б) в КОН массой 11,2 г; в) в железе массой 0,56 г?

Рассчитайте массу: а) молекулярного водорода Н2 количеством вещества 2 моль; б) атомарного кислорода количеством вещества 3 моль; в) воды количеством вещества 0,3 моль.

Рассчитайте массу молекул: а) О3; б) О2; в) H2SO4.

Сколько молекул содержится: а) в аммиаке NH3 массой 3,4 г; б) в водороде Н2 массой 4г; в) в серной кислоте H2SO4 массой 49 г?

Сколько атомов всех элементов содержится: а) в аммиаке NH3 массой 3,4 г; б) в водороде Н2 массой 4 г; в) в серной кислоте H2SO4 массой 49 г?

Какая масса хлороводорода HCl содержит столько молекул, сколько их в воде массой 45 г?

Какая масса водорода Н2 содержит столько атомов, сколько их в сере S массой 6,4 г.