Дано уравнение реакции 2Mg + O2 = 2MgO. Согласно этому уравнению по аналогии с таблицей 6 составьте таблицу, показывающую соотношения между массой реагирующих веществ в граммах, числом атомов и количеством вещества.
Данная таблица нам наглядно показывает в каких количественных и массовых соотношениях нужно взять железо и серу, чтобы эти вещества полностью прореагировали.
Как решать?
Конечно, приведенный в учебнике пример очень прост, поэтому у вас могут возникнуть сложности. Особенно, когда в уравнении реакции присутствуют и индексы и коэффициенты одновременно.
Записываем уравнение реакции:
2Mg + O2 = 2MgO
Как видим по коэффициентам, в реакцию с 1 молекулой кислорода (O2) вступает 2 атома магния (2Mg) и образуется 2 молекулы оксиды магния (2MgO). Или, другими словами, 2 частицы магния взаимодействуют с 1 частицей кислорода с образованием 2 частиц оксида магния.
Напомню: 1 моль вещества содержит столько же частиц, сколько их содержится в 12 граммах изотопа углерода 12C (6,02 x 1023 частиц). То есть, понятие “моль” эквивалентно понятию “количество частиц”.
Так как в уравнении этой реакции единственным веществом, у которого нет коэффициентов, является кислород, то именно его мы и возьмем за относительную единицу.
Таким образом, все наши утверждения выше о коэффициентах и частицах мы имеем полное право выразить в молях:
2 моля Mg + 1 моль O2 = 2 моля MgO
Достаточно разделить все эти числа на 2 и на 4 чтобы получить данные для последних столбцов таблицы – “количество вещества”.
| Масса (m) | Число атомов | Количество вещества (n) | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Mg | O | Mg | O | Mg | O |
| ? | ? | ? | ? | 2 моль | 1 моль |
| ? | ? | ? | ? | 1 моль | 0,5 моль |
| ? | ? | ? | ? | 0,5 моль | 0,25 моль |
Теперь нам будет не сложно найти не достающие величины. Как я написал выше ↑, 1 моль вещества содержит 6,02 x 1023 атомов (молекул, частиц). Чтобы заполнить недостающие столбцы “число атомов” нам достаточно помножить количество вещества (n) на число Авогадро (NA = 6,02 x 1023).
Однако, тут как в анекдоте, есть нюанс) Дело в том, что молекула кислорода (O2) состоит из двух атомов кислорода (O). То есть, 1 моль кислорода на самом деле содержит 6,02 x 1023 молекул, но не атомов! Число атомов кислорода будет в 2 раза больше, т.е. 12,04 x 1023 или 1,204 x 1024. А в таблице указано именно число атомов, а не молекул или каких-либо иных частиц.
Поэтому, следующий столбец будет выглядеть так:
| Масса (m) | Число атомов | Количество вещества (n) | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Mg | O | Mg | O | Mg | O |
| ? | ? | 12,04 * 1023 | 12,04 * 1023 | 2 моль | 1 моль |
| ? | ? | 6,02 * 1023 | 6,02 * 1023 | 1 моль | 0,5 моль |
| ? | ? | 3,01 * 1023 | 3,01 * 1023 | 0,5 моль | 0,25 моль |
Нам остается найти только массу веществ.
Напомню, что молярная масса – это масса 1 моля вещества, выраженная в граммах.
Между количеством вещества (n), молярной массой (M) и массой (m) вещества есть связь, которая выражается формулой:
M = m/n, или
m = M * n
Молярная масса (M) численно совпадает с относительной молекулярной (Mr) или атомной (Ar) массой.
То есть M = Mr = Ar
Ar (относительная атомная масса) легко находится в таблице Менделеева.
M (Mg) = Ar (Mg) = 24 (г/моль)
M (O2) = Mr (O2) = 2 * Ar (O) = 2 * 16 = 32 (г/моль)
M (MgO) = Mr (MgO) = Ar (Mg) + Ar (O) = 24 + 16 = 40 (г/моль)
Откуда нам не сложно вычислить массы веществ по формуле m = M * n
m (Mg) = M (Mg) * n
m (Mg) (2 моль) = 24 * 2 = 48 (г)
m (Mg) (1 моль) = 24 * 1 = 24 (г)
m (Mg) (0,5 моль) = 24 * 0,5 = 12 (г)
m (O2) = M (O2) * n
m (O2) (1 моль) = 32 * 1 = 32 (г)
m (O2) (0,5 моль) = 32 * 0,5 = 16 (г)
m (O2) (0,25 моль) = 32 * 0,25 = 8 (г)
Окончательный ответ:
| Масса (m) | Число атомов | Количество вещества (n) | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Mg | O | Mg | O | Mg | O |
| 48 г | 32 г | 12,04 * 1023 | 12,04 * 1023 | 2 моль | 1 моль |
| 24 г | 16 г | 6,02 * 1023 | 6,02 * 1023 | 1 моль | 0,5 моль |
| 12 г | 8 г | 3,01 * 1023 | 3,01 * 1023 | 0,5 моль | 0,25 моль |
Остались вопросы? Нашли опечатку или ошибку? Напишите в комментариях или через форму обратной связи.
