8 класс

Тема: Закон постоянства состава веществ. Относительная молекулярная масса. Химические формулы

I. К основным законам химии относится закон постоянства состава: Всякое чистое вещество независимо от способа его получения всегда имеет постоянный качественный и количественный состав. Атомно-молекулярное учение позволяет объяснить закон постоянства состава. Поскольку атомы имеют постоянную массу, то и массовый состав вещества в целом постоянен. Закон постоянства состава впервые сформулировал французский ученый-химик Ж.Пруст в 1808 г Он писал: "От одного полюса Земли до другого соединения имеют одинаковый состав и одинаковые свойства. Никакой разницы нет между оксидом железа из Южного полушария и Северного. Малахит из Сибири имеет тот же состав, как и малахит из Испании. Во всем мире есть лишь одна киноварь". В этой формулировке закона, как и в приведенной выше, подчеркивается постоянство состава соединения независимо от способа получения и места нахождения. Чтобы получить сульфид железа(II), мы смешивали железо и серу в соотношении 7:4. Посмотрите видео-эксперимент. Если смешать их в другой пропорции, например 10:4, то химическая реакция произойдет, но 3 г железа в реакцию не вступит. Почему наблюдается такая закономерность? Известно, что в сульфиде железа(II) на каждый один атом железа приходится один атом серы (демонстрация кристаллической решетки, рис.). Следовательно, для реакции нужно брать вещества в таких массовых соотношениях, чтобы сохранялось соотношение атомов железа и серы (1:1). Поскольку численные значения атомных масс Fe, S и их относительных атомных масс Ar(Fe), Ar(S) совпадают, можно записать:Ar(Fe):Ar(S) = 56:32 = 7:4. Отношение 7:4 сохраняется постоянно, в каких бы единицах массы ни выражать массу веществ (г, кг, т, а.е.м.). Большинство химических веществ обладает постоянным составом. Рис. Кристаллическая решетка сульфида железа(II) Развитие химии показало, что наряду с соединениями постоянного состава существуют соединения переменного состава. По предложению Н.С. Курнакова первые названы дальтонидами (в память английского химика и физика Дальтона), вторые - бертоллидами(в память французского химика Бертолле, предвидевшего такие соединения). Состав дальтонидов выражается простыми формулами с целочисленными стехиометрическими индексами, например Н2О, НCl, ССl4, СO2. Состав бертоллидов изменяется и не отвечает стехиометрическим отношениям. В связи с наличием соединений переменного состава в современную формулировку закона постоянства состава следует внести уточнение. Cостав соединений молекулярной структуры, т.е. состоящих из молекул, - является постоянным независимо от способа получения. Состав же соединений с немолекулярной структурой (с атомной, ионной и металлической решеткой) не является постоянным и зависит от условий получения. II. На основе закона постоянства состава можно производить различные расчёты. Задача №1 В каких массовых отношениях соединяются химические элементы в серной кислоте, химическая формула которой H2SO4? Решение: Используя ПСХЭ найдём относительные атомные массы химических элементов: Ar(H)=1, Ar(S)=32, Ar(O)=16. Определим массовые отношения этих элементов в формуле H2SO4 m(H) : m(S) : m(O) = 2Ar(H) : Ar(S) : 4Ar(O) = 2 : 32 : 64 = 1 : 16 : 32 Таким образом, чтобы получить 49 г серной кислоты (1+16+32=49), необходимо взять 1 г - Н, 16 г - S и 32 г - О. Задача №2 Водород соединяется с серой в массовых отношениях 1 : 16. Используя данные об относительных атомных массах этих элементов, выведите химическую формулу сероводорода. Решение: Используя ПСХЭ найдём относительные атомные массы химических элементов: Ar(H)=1, Ar(S)=32. Обозначим количество атомов водорода в формуле - х, а серы - у: НхSу m(H) : m(S) = хAr(H) : уAr(S)= х1 : у32 = (2*1) : (1*32) = 2 : 32 = 1 : 16 Следовательно, формула сероводорода Н2S Задача №3 Выведите формулу сульфата меди, если массовые отношения в нём меди, серы и кислорода соответственно равны 2:1:2? Решение: Используя ПСХЭ найдём относительные атомные массы химических элементов: Ar(Cu)=64, Ar(S)=32, Ar(O)=16. Обозначим количество атомов меди в формуле - х, серы - у, а кислорода - z: CuxSyOz m(Cu) : m(S) : m(O) = хAr(Cu) : уAr(S) : zAr(O) = x64 : y32 : z16 = (1*64) : (1*32) : (4*16) = 64:32:64 = 2:1:2 III. РЕШИТЕ ЗАДАЧИ  №1. Применяя сведения об относительных атомных массах химических элементов, вычислите массовые отношения элементов в угольной кислоте, химическая формула которой H2CO3. №2. Определите массу кислорода, реагирующего без остатка с 3 г водорода, если водород и кислород в данном случае соединяются соответственно в соотношении 1 : 8? №3. Углерод и кислород в углекислом газе соединяются в массовых отношениях 3 : 8. Выведите химическую формулу углекислого газа №4. Определите массу водорода, реагирующего без остатка с 48 г кислорода, если водород и кислород в данном случае соединяются в соотношеннии 1:8. Химическая формула - это условная запись качественного и количественного состава вещества при помощи химических знаков и индексов. Индекс - это цифра в химической формуле, которая ставится внизу после химического знака и обозначает число атомов данного вида. Качественный состав молекулы показывает какие виды атомов входят в состав вещества. Количественный состав показывает сколько атомов определённого вида входит в состав молекулы вещества. Числа стоящие перед химическими формулами или химическими знаками называются коэффициентами. Коэффициенты показывают число атомов или молекул определённого вида. Что обозначают записи? H2- это одна молекула водорода (аш-два), в её состав входят два атома водорода. 5O2 - это пять молекул кислорода (пять-о-два), в состав одной молекулы входят два атома кислорода. 6Fe - это шесть атомов железа (шесть-феррум). 3H2SO4 - это три молекулы серной кислоты (три-аш-два-эс-о-четыре), в состав одной молекулы серной кислоты входят два атома водорода, один атом серы, четыре атома кислорода. Относительная молекулярная масса Относительная молекулярная масса (Mr)- безразмерная величина, показывающая, во сколько раз масса молекулы данного вещества больше 1/12 массы атома углерода 12C. Относительная молекулярная масса вещества равна сумме относительных атомных масс всех элементов с учетом индексов. Примеры: Mr(B2O3) = 2 · Ar(B) + 3 · Ar(O) = 2 · 11 + 3 · 16 = 70 Mr(KAl(SO4)2) = 1 · Ar(K) + 1 · Ar(Al) + 1· 2 · Ar(S) + 2· 4 · Ar(O) = = 1 · 39 + 1 · 27 + 1 · 2 · 32 + 2 · 4 ·16 = 258 УПРАЖНЕНИЯ ДЛЯ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ТЕМЫ №1. Вычислите относительные молекулярные массы следующих веществ: NaOH, CuCl2, HNO3 №2. Напишите, что обозначают следующие записи, в скобках указаны названия незнакомых веществ: 4S, 7H2O, 4O3 (озон), 2NaCl (поваренная соль), 3H2CO3 (угольная кислота). 6C12H22O11 (сахар)? №3. РАБОТАЙТЕ С ТРЕНАЖЁРАМИ ТРЕНАЖЁР 1 ТРЕНАЖЁР 2 ТРЕНАЖЁР 3 ТРЕНАЖЁР 4 ТРЕНАЖЁР 5 ТРЕНАЖЁР 6