§ 14. Химические формулы. Относительная молекулярная масса
1. Что показывает химическая формула? Приведите примеры.
Химическая формула показывает качественный (из атомов каких элементов состоит вещество) и количественный (соотношение атомов этих элементов) состав вещества.
Примеры:
H2O — молекула воды состоит из 2 атомов водорода и 1 атома кислорода
CuSO4 — молекула медного купороса состоит из 1 атома меди, 1 атома серы и 4 атомов кислорода
NaHCO3 — молекула пищевой соды состоит из 1 атома натрия, 1 атома водорода, 1 атома углерода и 2 атомов кислорода.
2. Можно ли выразить массу сульфида железа следующими числами: а) 44 а .е. м.; б) 176 а .е. м.; в) 150 а .е. м.; г) 264 а .е. м.? Почему?
Вопрос с подвохом. В данном случае речь идет о веществе с НЕмолекулярным строением, а значит, речь идет не о молекулярной, а о формульной массе.
Для FeS Mr = Ar (Fe) + Ar (S) = 56 + 32 = 88 а. е. м.
Поэтому правильными будут все ответы, кратные (делящиеся) 88:
б) 176 / 88 = 2 <=> Fe2S2
г) 264 / 88 = 3 <=> Fe3S3
Ответ а) неверен, т.к. у вещества не может быть половина атома: 44 / 88 = 0,5 <=> Fe0,5S0,5, а величина 150 при делении на 88 дает дробь.
3. Напишите химическую формулу вещества, если известно, что в его состав входят: а) атом железа и три атома хлора; б) два атома алюминия и три атома кислорода; в) атом кальция, атом углерода и три атома кислорода. Вычислите относительные формульные массы данных веществ.
а) FeCl3
Mr (FeCl3) = Ar (Fe) + 3*Ar (Cl) = 56 + 3*35,5 = 162,5 а. е. м.
б) Al2O3
Mr (Al2O3) = 2*Ar (Al) + 3*Ar (O) = 2*27 + 3*16 = 102 а. е. м.
в) CaCO3
Mr (CaCO3) = Ar (Ca) + Ar (C) + 3*Ar (O) = 40 + 12 + 3*16 = 100 а. е. м.
Если у вас есть проблемы с пониманием того, что такое относительная атомная масса, рекомендую вернуться к параграфу 11.
4. Что означают записи: 4H, 2H2, HgO, 5FeS, 3H2SO4?
4H — четыре атома водорода
2H2 — две молекулы водорода
HgO — молекула оксида ртути
5FeS — пять молекул сульфида железа (II) — это нужно указывать, т.к. железо бывает в степени окисления +3 и тогда формула оксида будет выглядеть как Fe2S3
3H2SO4 — три молекулы серной кислоты
5. Заполните таблицу.
| Вещество | Качественный состав | Количественный состав |
| KMnO4 | Калий (K), марганец (Mn), кислород (O). | Один атом калия, один атом марганца и 4 атома кислорода. Массовые соотношения: Ar (K) : Ar (Mn) : 4 * Ar (O) = 39 : 55 : 64 |
| H2SO4; | Водород (H), сера (S), кислород (O). | Два атома водорода, один атом серы, четыре атома кислорода. Массовые соотношения: 2 * Ar (K) : Ar (S) : 4 * Ar (O) = 2 : 32 : 64 = 1 : 16 : 32 |
6. Сравните качественный и количественный состав а) сернистого газа SO2 и серного ангидрида SO3; б) угарного газа CO и углекислого газа CO2.
а) Качественный состав сернистого газа и серного ангидрида одинаков — сера и кислород. Есть различия в количественном составе.
В сернистом газе на 1 атом серы приходится 2 атома кислорода: Ar (S) : 2 * Ar (O) = 32 : 32 = 1 : 1
В серном ангидриде на 1 атом серы приходится 3 атома кислорода: Ar (S) : 3 * Ar (O) = 32 : 48 = 2:3
б) Аналогично, качественный состав угарного и углекислого газа идентичен. Однако есть различия в количественном составе.
В молекуле угарного газа на 1 атом углерода приходится 1 атом кислорода: Ar (C) : Ar (O) = 12 : 16 = 3 : 4
В молекуле углекислого газа на 1 атом углерода приходится 2 атома кислорода: Mr (C) : 2 * Mr (O) = 12 : 32 = 3 : 8
7. Состав вещества отражает формула K2SO4. Определите: а) суммарное число атомов в молекуле; б) число химических элементов, входящих в состав вещества; в) число атомов каждого химического элемента в веществе.
а) Число атомов в молекуле (считаем по индексам — цифрам внизу у каждого элемента): 2 атома калия (K) + 1 атом серы (S) + 4 атома кислорода (O) = 7 атомов.
б) Число химических элементов: калий, сера и кислород — 3 вида химических элементов.
в) Число атомов каждого химического элемента: 2 атома калия (K) + 1 атом серы (S) + 4 атома кислорода (O) = 7 атомов.
8. В каких массовых отношениях следует взять алюминий и серу, чтобы получить соединение, в котором на каждые 2 атома Al приходится 3 атома S?
По условиям задачи на 2 атома алюминия приходится 3 атома серы, значит, формула вещества Al2S3
Массовое отношение веществ равно отношению их относительных молекулярных масс (см. § 11 Относительная атомная масса химических элементов).
m (Al) : m (S) = 2 * Ar (Al) : 3 Ar (S) = 2 * 27 : 3 * 32 = 54 : 96 = 9 : 16
Тестовые задания
1. Относительная молекулярная масса оксида железа Fe2O3 равна
1) 320; 2) 160; 3) 480; 4) 62
Относительная молекулярная масса равна сумме относительных атомных масс с учетом коэффициентов: Mr (Fe2O3) = 2 * Ar (Fe) + 3 * Ar (O) = 2 * 56 + 3 * 16 = 112 + 48 = 160
Ответ: 2) 160 а. е. м.
2. Тот факт, что молекула азота состоит из двух атомов азота, отражает запись:
1) 2N; 2) N2; 3) N2O; 4) N2O3
Речь идет о молекуле азота, а не оксида. Количество атомов в молекуле отображает нижний индекс.
Ответ: 2) N2
3. Запись 2O2 обозначает:
1) четыре атома кислорода;
2) два атома кислорода;
3) две молекулы кислорода;
4) четыре молекулы кислорода.
Цифра перед молекулой означает количество этих молекул. Поэтому:
Ответ: 3) две молекулы кислорода.
4. Верны ли следующие суждения?
А. Для веществ немолекулярного строения подсчитывают не относительную молекулярную массу, а относительную формульную массу.
Б. Для веществ молекулярного строения подсчитывают молекулярную массу.
1) Верно только А; 2) верно только Б; 3) оба суждения верны; 4) оба суждения неверны.
Ответ: 3) оба суждения верны.
Однако, забегая вперед, хочу сказать, что среди органических веществ нередко встречаются полимеры. Одни из самых известных полимеров — полиэтилен, полипропилен, целлюлоза, каучук (и его модификация — резина), а также многие пластмассы. Для них зачастую используют относительную формульную массу, хотя они и имеют молекулярное строение.