Биология - современное понимание.

Практическое занятие №1

Вычисление относительной   молекулярной массы вещества, определение массовой доли элемента в сложном веществе. Нахождение формулы вещества по значениям массовой доли элементов.

Цель работы:  На практике закрепить знания об относительной атомной и молекулярной массе, массовой доле элемента в сложном веществе в решении упражнений и задач  по  вычислению относительной молекулярной массы (задание №1), вычислению массовых отношений элементов (задание №2), массовых долей элементов   (задание №3) в соединениях, нахождение формулы вещества по содержанию массовых долей элементов в соединении (задание № 4)  

I.Вычисление относительной молекулярной массы

Теоретическое обоснование

1.Относительная молекулярная масса равна сумме всех относительных атомных масс элементов с учетом индекса элемента. Относительная молекулярная масса соединения величина безразмерная. Она показывает во сколько раз относительная молекулярная масса соединения больше  1/12  массы  изотопа углерода-12.

2.Для вычисления относительной молекулярной массы необходимо суммировать относительные атомные массы элементов образующих соединение.

М_r =  n₁ *А_r1   +  n₂* A_r2  + n₃* A_r3

Задание №1 Вычислите относительную молекулярную массу сульфата алюминия, химическая формула которого Al2(SO4)3. Алгоритм решения

Дано: Al2(SO4) 3

1.Из Периодической таблицы имени Д.И.Менделеева выписываем значения относительных масс атомов элементов, входящих в состав сульфата алюминия: Ar(Al)=27 Ar(S)=32 Ar(O)=16 2.Записываем формулу расчета Мr (Al2(SO4) 3) в общем виде: Мr (Al2(SO4) 3) =  n1 *Аr (AI)   +  n2* Ar(S)  + n3* Ar(O) n1- число атомов (моль атомов алюминия) n2- число атомов (моль атомов серы) n3- число атомов кислорода (моль атомов кислорода) 2.Подставляем значения относительных атомных масс элементов с учетом моль атомов в формулу расчета и вычисляем.  Мr (Al2(SO4) 3 )= 27 * 2 + (32 + 16*4) * 3 = 342

Мr (Al2(SO4) 3)-?

Ответ:  Мr (Al2(SO4) 3) =342 Не забывайте, что Мr величина безразмерная

Задание № 1 (для учащихся)   Вычислите относительные молекулярные массы:

Вариант 1:   оксида железа (III) Fe₂O₃,  гидроксида кальция Ca(OH)₂,

Вариант 2:  нитрата меди (II) Cu(NO₃)₂, глицерина C₃H₈O₃,

Вариант 3: оксида углерода (IV) CO₂, азотной кислоты HNO₃,

Вариант 4:  гидроксида алюминия Al(OH) ₃, карбоната калия K₂CO₃.

II.Вычисление отношения масс атомов элементов в сложном веществе по его  формуле

 Теоретическое обоснование

Зная относительные атомные массы элементов и число атомов, входящих в состав химического соединения, можно определить массовые соотношения этих элементов

Задание №2 Вычислите массовые отношения элементов в серной кислоте Алгоритм решения

Дано: H2SO4

1.Из Периодической таблицы имени Д.И.Менделеева выписываем значения относительных масс атомов элементов, входящих в состав серной кислоты: Ar(Н)=1, Ar(S)=32, Ar(O)=16 2.Вычисляем массовые отношения элементов в молекуле серной кислоте: В молекуле серной кислоте: 1*2 часть приходиться на атомы H (так как два атома) 32 части  -  на атомы S (так как один атом) 16 *4 =64 части – на атомы О (так как четыре атома) 2.Определим, как они относятся к друг другу в массовом соотношении:                         H :  S : O =  2: 32 : 64 = 1 : 16 : 32                                                                      1+16+32=49 Это означает,что 49 мас.частей серной кислоты приходится: 1 мас.ч. Н, 16 мас. ч. S, 32 мас. ч. О

Определить: Аr(Н):Аr(S):Аr(O)

Ответ: 1:16:32

Задание № 2 (для учащихся) Вычислите массовые доли элементов в соединении

Вариант 1:   в перманганате калия КМnО₄.

Вариант 2:   в карбонате магния MgCO₃.

Вариант 3:    в  сульфиде железа FeS.

Вариант 4:   в бромиде железа  FeВr₃. 

III.Вычисление массовой доли элементов в соединение

                                 Теоретическое обоснование занятия

Массовая доля элемента в данном веществе (w) – отношение относительной атомной массы данного элемента, умноженной на число его атомов в молекуле к относительной молекулярной массе вещества.

      n·A_r(элемента)

w(элемента) = -------------------------------   *100 %

        M_r(вещества), (5)

где

w – массовая доля элемента в веществе,    A_r– относительная атомная масса,

n– индекс в химической формуле, M_r– относительная молекулярная масса вещества.

Массовые доли выражают в процентах или в долях: w (элемента) = 20% или 0,2.

Задание № 3 Вычислите массовые доли элементов в фосфорной кислоте, имеющей простейшую химическую формулу H3PO4, с точностью до сотых. АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ

Дано: Фосфорная кислота H3PO4

Решение: 1. Из Периодической таблицы имени Д.И.Менделеева выписываем значения относительных масс атомов элементов, входящих в состав ортофосфорной кислоты Ar(H)=1, Ar(P)=31, Ar(O)=16 2.Записываем формулу расчета в общем виде Mr(H3PO4): Mr(H3PO4) = n1*Ar(H) +n2*Ar(P) + n3*Ar(O) 3.Подставляем значения относительных атомных масс элементов с учетом моль атомов в формулу расчета и вычисляем: Mr(H3PO4) = 3·Ar(H) + Ar(P) + 4·Ar(O) = 3·1 + 31 + 4·16 = 98 3. Вычисляем массовые доли элементов по формуле: w(элемента) = (n· Ar(элемента) · 100%) / Mr(вещества) для водорода: w(H) = n(H)·Ar(H)·100% / Mr(H3PO4) = 3·1·100% / 98 = 3,06% для фосфора: w(P) = n(P)·Ar(P)·100% / Mr(H3PO4) = 1·31·100% / 98 = 31,63% для кислорода: w(O) = n(O)·Ar(O)·100% / Mr(H3PO4) = 4·16·100% / 98 = 65,31% Проверка:   Сумма значений массовых долей всех элементов должна составить 100% w(H) + w(P) + w(O) = 100% Подставляем значения:  3,06% + 31,63% + 65,31% = 100% Таким образом, массовые доли элементов в фосфорной кислоте вычислены правильно.

Найти: w%(H) w%(P) w%(O)

Ответ: w(H) = 3,06% w(P) = 31,63% w(O) = 65,31%

Задание №3

Вариант 1: Вычислить массовую долю азота в нитрате кальция (Ca(NO₃)₂

Вариант 2: Вычислите содержание кислорода в перманганате калия (KMnO₄)

Вариант 3: Вычислите содержание серы в минерале пирите (FeS₂)

Вариант 4: Вычислите массовую долю серебра в оксиде серебра  (Ag₂O)

IV.Нахождение формулы вещества по содержанию массовых долей элементов

Теоретическое обоснование

1.Задачи на вывод формулы вещества по данным химического анализа относится к группе задач, которые решаются по формулам.

2. Для решения задач данного типа необходимо знать массовые доли элементов, которые входят в состав соединения.

3.Также необходимо знать, что общее содержание веществ в соединении равно 100%. Поэтому иногда в условии задачи указывается содержание не всех элементов, с учетом того, что неизвестное содержание второго или третьего элемента всегда можно определить.

Задача 4. Установите формулу вещества, которое состоит из углерода (w=25%) и алюминия (w=75%). АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ
Дано: w(С)=25% (0.25 ) w(Аl)=75% (0.75)	1.Из Периодической таблицы имени Д.И.Менделеева выписываем значения относительных масс атомов элементов Al, С: M(Al)=27 , М(С)=12 ,  значит.  молярные массы веществ равны соответственно: M(Al)=27 г/моль, М(С)=12 г/моль 2.Из условия задачи нам известно, что w(С)=25% (0.25 ) и w(Аl)=75% (0.75), значит в 100 г вещества содержится: m(AI)=27 г и  m(C)=25г 3.Определим, сколько количества вещества содержится в 27 г. алюминия:n(Al) : - для этого воспользуемся формулой нахождения количества вещества:                             n(Al)= m(AI)/ M(Al) -подставляем значения в формулу и рассчитываем: n(Al)= 75 г / 27 г/моль =2,78 моль 4.Определим, сколько количества вещества содержится в 25 г. углерода: - для этого воспользуемся формулой нахождения количества вещества:                             n(C)=m(C)/M(C) -подставляем значения в формулу и рассчитываем: n (C) = 25г / 12 г/моль  = 2,08 моль n (C) n(AI): n(C)= 2.78 : 2,08 Получившийся результат выражается десятичными числами, поэтому необходимо привести результат к целым. а)принимаем меньшее число условно за 1 и производим операцию деления  деления большего числа на меньшее и получаем:                                 2,78 : 2,08=1,34:1 б)в результате деления снова получили десятичное число, следовательно нужно искать получившийся результат последовательным делением меньшего числа на натуральные числа:: 2,3,4,5 и т.д до тех пор пока полученная при делении величина не будет укладываться в большем числе целое количество раз. 2,08  : 2. = 1,04    2,78: 1,04 = 2,67 : 1  2,08 :3 = 0,69       2,78 :0,69  = 4 : 3 Следовательно, индексы x и y в формуле вещества AlxCy равны 4 и 3, соответственно.
Найти:             AlхCу	Ответ: Al4C3 (карбид алюминия).

Задание № 4

Вариант 1:

В состав химического вещества входят кальций (массовая доля 29,4%),сера (23,5%) и кислород (47,1%). Установите формулу этого вещества.

Вариант 2:

Массовая доля серы в соединении с кислородом равна 40%. Выведите формулу этого вещества.

Вариант №3:

В соединении калия, хлора и кислорода массовые доли элементов равны соответственно 31,8,  29,0,  39,2%.Установите формулу этого вещества.

Вариант №4:

Массовая доля магния в его соединении с кислородом равна 60%. Определите формулу этого соединения.