Расчёты на основе закона постоянства состава

Определение массовых отношений элементов

Если известно число атомов элементов в частице вещества, то можно определить массовое отношение.

Пример:

найди отношение масс элементов в воде.

Известно, что молекула воды состоит из \(2\) атомов водорода и \(1\) атома кислорода.

В Периодической таблице находим относительные атомные массы элементов:

A_{r} (H) = 1 A_{r} (O) = 16

Массу атомов элемента можно найти, если умножить число его атомов на атомную массу.

Определяем отношение масс:

m (H) : m (O) = \frac{2 \cdot A_{r} (H)}{1 \cdot A_{r} (O)} = \frac{2 \cdot 1}{1 \cdot 16} = \frac{1}{8}

Масса водорода относится к массе кислорода как \(1: 8\).

Определение отношения чисел атомов элементов в веществе

Если известно отношение масс элементов в веществе, то можно определить отношение чисел атомов.

Пример:

определи отношение чисел атомов в оксиде серы, если

m (S) : m (O) = 2 : 3

1. Находим относительные атомные массы элементов в Периодической таблице:

A_{r} (S) = 32 A_{r} (O) = 16

2. Обозначаем неизвестное число атомов серы как \(x\), а число атомов кислорода — \(y\), и записываем отношение масс:

m (S) : m (O) = \frac{x \cdot A_{r} (S)}{y \cdot A_{r} (O)} = \frac{x \cdot 32}{y \cdot 16} = \frac{2}{3}

3. Получаем уравнение с двумя неизвестными:

\frac{32 x}{16 y} = \frac{2}{3}

;

\frac{2 x}{y} = \frac{2}{3}

4. Примем \(x = 1\).

Тогда

\frac{2}{y} = \frac{2}{3}

;

\(y = 3\).

Значит, в молекуле оксида серы на \(1\) атом серы приходится \(3\) атома кислорода.

Массовые доли элементов

Если известно число атомов химических элементов, то можно определить их массовые доли.

Пример:

определи массовые доли водорода, серы и кислорода в серной кислоте, молекула которой состоит из \(2\) атомов водорода, \(1\) атома серы и \(4\) атомов кислорода.

1. Массовая доля — это отношение массы части к массе целого.

w (H) = \frac{m (H)}{m (H) + m (S) + m (O)}

;

w (S) = \frac{m (S)}{m (H) + m (S) + m (O)}

;

w (O) = \frac{m (O)}{m (H) + m (S) + m (O)}

2. Находим относительные атомные массы элементов в Периодической таблице:

A_{r} (H) = 1 A_{r} (S) = 32 A_{r} (O) = 16

3. Подставляем значения в формулы для расчёта массовых долей и вычисляем их:

w (H) = \frac{2 \cdot A_{r} (H)}{2 \cdot A_{r} (H) + 1 \cdot A_{r} (S) + 4 \cdot A_{r} (O)} = \frac{2 \cdot 1}{2 \cdot 1 + 1 \cdot 32 + 4 \cdot 16} = \frac{2}{98} = 0, 0204

;

w (S) = \frac{1 \cdot A_{r} (S)}{2 \cdot A_{r} (H) + 1 \cdot A_{r} (S) + 4 \cdot A_{r} (O)} = \frac{32}{98} = 0, 3265

;

w (O) = \frac{4 \cdot A_{r} (0)}{2 \cdot A_{r} (H) + 1 \cdot A_{r} (S) + 4 \cdot A_{r} (O)} = \frac{4 \cdot 16}{98} = \frac{64}{98} = 0,6531

Массовые доли водорода, серы и кислорода в серной кислоте равны \(0,0204\), \(0,3265\) и \(0,6531\).

Нахождение чисел атомов в веществе, если известны массовые доли элементов

Если известны массовые доли элементов в веществе, то можно найти соотношение числа их атомов.

Пример:

найди число атомов каждого элемента в молекуле оксида углерода, если массовая доля углерода в нём равна \(42,86\) %, а массовая доля кислорода — \(57,14\) %.

1. Примем массу оксида равной \(100\) г. Масса углерода в такой порции равна \(42,86\) г, а масса кислорода — \(57,14\) г.

2. Находим относительные атомные массы элементов в Периодической таблице: