Для удобства количественных расчетов введена специальная единица количества вещества – моль. 1 моль – это количество вещества, содержащее столько же частиц (атомы, молекулы или др.), сколько атомов содержится в 12 г у................. ¹²С.

Число структурных элементов в 1 моль равно 6,02•10²³. Это число называют постоянной Авогадро и обозначают NA = 6,02•10²³ моль–1.

Молярная масса – это масса 1 моль вещества.

Молярную массу обозначают буквой М и выражают в граммах на моль (г/моль). Молярная масса вещества М численно равна относительной молекулярной массе М_r, т. е. М = [М_r], только М имеет размерность г/моль, а М_r – безразмерная величина.

Например: M_r(N₂) = 28, M(N₂) = 28 г/моль; M_r(SО₃) = 80, М(SО₃) = 80 г/моль.

Соответственно молярная масса вещества, отвечающего определенной химической формуле, рассчитывается как относительная молекулярная масса (см. урок 2). Вспомните, M_r (вещества) представляет собой сумму атомных масс элементов химической формулы с учетом индексов. Так,
M_r(О₂) = 2А_r(О) = 2•16 = 32, М(О₂) = 32 г/моль;
M_r(Аl₂O₃) = 2А_r(Аl) + 3А_r(О) = 2•27 + 3•16 = 102, М(Аl₂O₃) = 102 г/моль.

Молярная масса М вещества равна отношению массы m взятой порции вещества к соответствующему количеству вещества n:

М = m/n,                              (2)

где n («ню») – обозначение количества вещества в моль.

Бывает так, что известны масса m какой-то порции вещества, количество вещества n и требуется рассчитать молярную массу М.

П р и м е р 1. Дано: m = 180 г, n = 10 моль. Найти М.

Решение.

По формуле (2): М = m/n = 180 г/10 моль = 18 г/моль. Такому значению М отвечает вода, М(Н₂О) = 18 г/моль.

П р и м е р 2. Количеству вещества n = 0,02 моль соответствует масса m = 0,88 г. Найти молярную массу М (вещества).

Решение.

Воспользуемся формулой (2): М = m/n = 0,88/0,02 = 44 г/моль. Такую молярную массу имеют оксиды СО₂ и N₂О.

По формуле (2) можно проводить и другие расчеты, связанные с нахождением неизвестной третьей величины при двух заданных:

m = n•М, n = m/М.

Более того, используя значение постоянной Авогадро N_A = 6,02•10²³ моль^–1, можно соотносить величины М, m, n с определенным числом атомов или молекул N:

n = N/N_A, m = n•М = (N/N_A)•М и т. д.

Коэффициенты в уравнении химической реакции показывают, в каких мольных соотношениях реагируют вещества и какие количества вещества получаются в реакции.

П р и м е р 3. В реакции железа с хлором 2 моль Fе присоединяют 3 моль Сl₂, при этом образуются 2 моль FeСl₃. Молярные массы веществ-участников реакции и их массовые соотношения приведены ниже:

Найти.

1. Сколько молей FeСl₃ образовалось, если прореагировало 4 моль Fe?
2. Сколько хлора по массе вступит в реакцию с 5,6 г железа?
3. Сколько молекул хлора израсходуется в реакции с 0,3 моль железа?

Решение.

1. 2 моль Fe дает 2 моль FeCl₃,
     4 моль Fe » » х моль FeCl₃,

х = (4•2)/2 = 4 моль FeCl₃.

2. Найдем количество вещества железа n(Fе), содержащееся в 5,6 г Fе:

n(Fе) = m/M = 5,6/56 = 0,1 моль.

По уравнению реакции:

2 моль Fе реагирует с 3 моль Сl₂,
0,1 моль Fе » » y моль Сl₂,

у = (0,1•3)/2 = 0,15 моль Сl₂.

Масcа хлора m(Сl₂) = n•М = 0,15•71 = 10,65 г.

3. По уравнению реакции мольные соотношения реагентов:

n(Fе):n(Сl₂) = 2:3, т. е. n(Сl₂) = 3/2n(Fе) = 3/2•0,3 = 0,45 моль.

Число молекул хлора N(Сl₂) = n•NA = 0,45•6,02•10²³ = 2,71•10²³.

3адание 1. Рассчитайте молярные массы по химическим формулам веществ:

а) О₂; б) СS₂; в) НNО₃; г) Na₂СО₃.

Задание 2. Заполните пропуски в табл. 3.

Задание 3. Сколько граммов магния содержится в 16 г оксида магния MgО?

................................................................................................................................
.............................................................................................................................. .

Задание 4. Сколько граммов серы вступило в реакцию с кислородом, если образовалось 0,09 моль SО₂?

................................................................................................................................
.............................................................................................................................. .

Задание 5. Для приведенной ниже схемы процесса составьте уравнение реакции. Укажите, в каких мольных соотношениях находятся исходные вещества и продукты реакции:

СН₄ + Сl₂ ® ССl₄ + НСl.