Розв'язуємо задачі на хімічну кількість

• ← Назад до змісту довідника

1. Розв’язування задач на хімічну кількість речовини

Для зручності хіміки винайшли універсальну мірну одиницю — кількість речовини, яка слугує надійним містком між невидимим мікросвітом частинок і звичними грамами на терезах чи літрами в колбах.

Базові поняття та позначення теми:

• Кількість речовини ($n$) — фізична величина, що показує число структурних одиниць (атомів, молекул, йонів) у певній порції речовини. Одиниця вимірювання — моль.
• Молярна маса ($M$) — маса речовини кількістю $1\text{ моль}$. Вона чисельно збігається з відносною атомною ($A_r$) або відносною молекулярною ($M_r$) масою, яку ми беремо з Періодичної системи, але завжди має розмірність г/моль.
• Молярний об’єм газу ($V_m$) — стала величина, що дорівнює об’єму, який займає $1\text{ моль}$ будь-якого газу за нормальних умов ($\text{н. у.}$: температура $0\text{ }^\circ\text{C}$ або $273\text{ K}$, атмосферний тиск $101{,}3\text{ кПа}$):
  $V_m = 22{,}4\text{ л/моль} \quad (\text{або } 22{,}4\text{ дм}^3/\text{моль})$

Ключові розрахункові формули:

1. Розрахунки за масою речовини:
$n = \dfrac{m}{M} \quad \Longleftrightarrow \quad m = n \cdot M \quad \Longleftrightarrow \quad M = \dfrac{m}{n}$

2. Розрахунки за об’ємом газоподібної речовини (за н. у.):
$n = \dfrac{V}{V_m} \quad \Longleftrightarrow \quad V = n \cdot V_m \quad \Longleftrightarrow \quad V_m = \dfrac{V}{n}$

Типові помилки, яких слід уникати під час оформлення розрахунків:

• Недбале ставлення до запису «Дано»: короткий запис умови дисциплінує мислення і переводить текстову умову задачі на точну хімічну мову, запобігаючи плутанині величин.
• Відсутність формули речовини в дужках: не пишіть абстрактні позначення на зразок $n = 2\text{ моль}$ чи $V = 44{,}8\text{ л}$. Завжди вказуйте формулу конкретної речовини: $n(\mathrm{H_2O})$, $V(\mathrm{CO_2})$, $m(\mathrm{Fe})$.
• Втрата одиниць вимірювання під час обчислень: перевіряйте розмірності під час кожної математичної дії! Якщо грами поділити на $\text{г/моль}$, одиниця «г» скорочується, і залишаються молі: $\dfrac{\text{г}}{\text{г/моль}} = \text{моль}$. Це надійний самоконтроль правильності дій.
• Ігнорування індексів у формулах простих газів: вільні молекули водню $\mathrm{H_2}$, азоту $\mathrm{N_2}$, кисню $\mathrm{O_2}$, фтору $\mathrm{F_2}$, хлору $\mathrm{Cl_2}$ утворені двома атомами. Обчислюючи їхню молярну масу, атомну масу обов’язково подвоюють:
  $M(\mathrm{N_2}) = 14 \cdot 2 = 28\text{ г/моль}; \quad M(\mathrm{O_2}) = 16 \cdot 2 = 32\text{ г/моль}$

Зразки розв’язування типових завдань:

Задача 1. Обчисліть кількість речовини азоту $\mathrm{N_2}$ масою $42\text{ г}$.

Задача 2. Обчисліть масу сірки $\mathrm{S}$ кількістю речовини $5\text{ моль}$.

Задача 3. Обчисліть кількість речовини вуглекислого газу $\mathrm{CO_2}$ об’ємом $67{,}2\text{ л}$ (за н. у.).

Задача 4. Обчисліть об’єм кисню $\mathrm{O_2}$ кількістю речовини $3{,}5\text{ моль}$ (за н. у.).

Задача 5. Знайдіть об’єм кисню $\mathrm{O_2}$ масою $16\text{ г}$ (за н. у.).

Задача 6. Знайдіть масу сульфур(IV) оксиду (сірчистого газу) $\mathrm{SO_2}$ об’ємом $4{,}48\text{ л}$ (за н. у.).

2. Завдання для самоконтролю

Завдання 1. Знайдіть масу води $\mathrm{H_2O}$ кількістю речовини $2\text{ моль}$.

🔍 Показати розв'язок та відповідь до Завдання 1

Дано:	Розв’язання:
$n(\mathrm{H_2O}) = 2\text{ моль}$ $m(\mathrm{H_2O}) - ?$	Формула для розрахунку маси речовини: $m(\mathrm{H_2O}) = n(\mathrm{H_2O}) \cdot M(\mathrm{H_2O})$ Обчислюємо молярну масу води: $M(\mathrm{H_2O}) = M_r(\mathrm{H_2O}) = 1 \cdot 2 + 16 = 18\text{ г/моль}$ Знаходимо масу води: $m(\mathrm{H_2O}) = 2\text{ моль} \cdot 18\text{ г/моль} = 36\text{ г}$ Відповідь: $m(\mathrm{H_2O}) = 36\text{ г}$.

Завдання 2. Визначте кількість речовини заліза $\mathrm{Fe}$ масою $112\text{ г}$.

🔍 Показати розв'язок та відповідь до Завдання 2

Дано:	Розв’язання:
$m(\mathrm{Fe}) = 112\text{ г}$ $n(\mathrm{Fe}) - ?$	Формула для розрахунку кількості речовини: $n(\mathrm{Fe}) = \dfrac{m(\mathrm{Fe})}{M(\mathrm{Fe})}$ Молярна маса заліза за Періодичною системою: $M(\mathrm{Fe}) = A_r(\mathrm{Fe}) = 56\text{ г/моль}$ Обчислюємо кількість речовини: $n(\mathrm{Fe}) = \dfrac{112\text{ г}}{56\text{ г/моль}} = 2\text{ моль}$ Відповідь: $n(\mathrm{Fe}) = 2\text{ моль}$.

Завдання 3. Визначте об’єм (за н. у.) кисню $\mathrm{O_2}$ кількістю речовини $2\text{ моль}$.

🔍 Показати розв'язок та відповідь до Завдання 3

Дано:	Розв’язання:
$n(\mathrm{O_2}) = 2\text{ моль}$ $V(\mathrm{O_2}) - ?$	Застосовуємо формулу зв’язку об’єму та молярного об’єму газу: $V(\mathrm{O_2}) = n(\mathrm{O_2}) \cdot V_m$ Підставляємо значення константи ($V_m = 22{,}4\text{ л/моль}$): $V(\mathrm{O_2}) = 2\text{ моль} \cdot 22{,}4\text{ л/моль} = 44{,}8\text{ л}$ Відповідь: $V(\mathrm{O_2}) = 44{,}8\text{ л}$.

Завдання 4. Яку масу має хлор $\mathrm{Cl_2}$ кількістю речовини $0{,}5\text{ моль}$?

🔍 Показати розв'язок та відповідь до Завдання 4

Дано:	Розв’язання:
$n(\mathrm{Cl_2}) = 0{,}5\text{ моль}$ $m(\mathrm{Cl_2}) - ?$	Формула для обчислення маси: $m(\mathrm{Cl_2}) = n(\mathrm{Cl_2}) \cdot M(\mathrm{Cl_2})$ Обчислюємо молярну масу простої речовини хлору ($A_r(\mathrm{Cl}) = 35{,}5$): $M(\mathrm{Cl_2}) = 35{,}5 \cdot 2 = 71\text{ г/моль}$ Знаходимо шукану масу газу: $m(\mathrm{Cl_2}) = 0{,}5\text{ моль} \cdot 71\text{ г/моль} = 35{,}5\text{ г}$ Відповідь: $m(\mathrm{Cl_2}) = 35{,}5\text{ г}$.

Завдання 5. Знайдіть кількість речовини азоту $\mathrm{N_2}$ об’ємом $67{,}2\text{ л}$ (за н. у.).

🔍 Показати розв'язок та відповідь до Завдання 5

Дано:	Розв’язання:
$V(\mathrm{N_2}) = 67{,}2\text{ л}$ $n(\mathrm{N_2}) - ?$	Формула розрахунку кількості газоподібної речовини через молярний об’єм: $n(\mathrm{N_2}) = \dfrac{V(\mathrm{N_2})}{V_m}$ Підставляємо табличне значення молярного об’єму ($V_m = 22{,}4\text{ л/моль}$): $n(\mathrm{N_2}) = \dfrac{67{,}2\text{ л}}{22{,}4\text{ л/моль}} = 3\text{ моль}$ Відповідь: $n(\mathrm{N_2}) = 3\text{ моль}$.

• ← Назад до змісту довідника