Конспект урока: Лесостепи и степи. Полупустыни, пустыни, субтропики

Химические формулы

План урока

Химическая формула
Правила составления и произношения формул веществ
Качественный и количественный состав вещества
Относительная молекулярная масса химических элементов
Массовая доля элемента в веществе

Цели урока

сформировать представления о химической формуле, качественном и количественном составе вещества, понятиях «индекс», «коэффициент», «относительная молекулярная масса»
научиться определять массовую долю химического элемента в сложном веществе

Разминка

Что обозначает символ химического элемента?
Чему равна относительная атомная масса?

Химическая формула

При изучении химии очень важно научиться составлять формулы химических веществ. Это химический язык, с помощью которого химики из разных стран могут общаться и понимать друг друга, буквами в нём служат символы химических элементов.

Химическая формула — это обозначение состава вещества с помощью символов химических элементов и индексов.

Индекс — это цифра, которую записывают справа внизу у знака элемента, она показывает число атомов элемента, входящих в состав данного вещества.

Правила составления и произношения формул веществ

При составлении химической формулы простого вещества вначале записывают знак химического элемента, который его образует, затем внизу справа от знака записывают цифру, обозначающую число атомов данного химического элемента в молекуле, — индекс. В веществах немолекулярного строения индекс не требуется, и для обозначения простого вещества достаточно просто символа элемента (например, Fe – простое вещество железо).

С индексами записываются некоторые молекулы простых веществ: водорода Н₂ (аш-два), кислорода О₂ (о-два), азота N₂ (эн-два), фтора F₂ (фтор-два), хлора Cl₂ (хлор-два), брома Br₂ (бром-два), иода I₂ (иод-два), белого фосфора Р₄ (пэ-четыре), ромбической серы S₈ (эс-восемь).

Если вещество сложное, т. е. его молекула состоит из нескольких химических элементов, то при составлении формулы следует записать знаки химических элементов, составляющих данное вещество и определяющих качественный состав, а внизу справа от знаков — индексы, показывающие, сколько атомов данного элемента входит в молекулу (количественный состав).

Например:

углекислый газ CO₂ (цэ-о-два);
аммиак NH₃ (эн-аш-три);
метан CH₄ (цэ-аш-четыре);
гашёная известь Ca(OH)₂(кальций-о-аш-дважды).

Качественный и количественный состав вещества

Качественный	Количественный
показывает, из атомов каких химических элементов состоит вещество	показывает, сколько атомов каждого химического элемента входит в состав вещества

Следовательно:

Химическая формула описывает качественный и количественный состав вещества.

Пример 1

Вы уже знаете, что в молекуле воды один атом кислорода связан с двумя атомами водорода. С помощью знаков химических элементов состав воды можно выразить химической формулой

Читается: аш-два-о.

Одна молекула воды.

Суммарное число атомов в молекуле 3: 2 атома H (аш), 1 атом O (о).

Читается: три-аш-два-о.

Три молекулы воды.

Суммарное число атомов 9: 6 атомов H (аш), 3 атома O (о).

Для нахождения суммарного количества атомов элементов в молекулах мы умножаем индекс каждого атома на коэффициент, стоящий перед молекулой.

Коэффициент — используется для записи количества молекул или отдельных атомов. Его ставят перед химической формулой или атомом. Если молекула одна и атом один, то коэффициент 1 опускается.

Упражнение 1

Укажите число молекул и атомов элементов в каждом из указанных веществ:

3CO₂; NH₃; 2CH₄; Ca; 5O₂.

Относительная молекулярная масса химических элементов

Молекулы, как и атомы, имеют массу, которая также очень мала, поэтому в расчётах используют относительную молекулярную массу.

Относительная молекулярная масса вещества (Mr) — это число, показывающее, во сколько раз масса молекулы данного вещества больше ¹/₁₂ массы атома углерода. Это безразмерная величина.

Относительная молекулярная масса вещества равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы, с учётом их индексов:

Mr(A_xB_yC_z) = Ar(A) · x + Ar(B) · y + Ar(C) · z,

где A, B, C – условные знаки элементов, x, y, z — количество атомов этих элементов.

Последовательность действий при определении относительной молекулярной массы:

Найти значения относительных атомных масс элементов в Периодической системе.
Умножить число атомов элемента на значение его относительной атомной массы.
Сложить полученные значения.

Пример 2

Рассчитаем Mr молекулы воды.

1. Для расчёта относительной молекулярной массы необходимо найти значения относительной атомной массы каждого элемента, входящего в состав вещества, в Периодической системе:

Ar(H)= 1,

Ar(O)= 16

2. Затем необходимо сложить значения относительных атомных масс с учётом количества атомов каждого элемента (их индексов):

Mr(H₂O)= Ar(H) · 2 + Ar(O)= 1 · 2 + 16 = 18

Упражнение 2

Рассчитайте относительную молекулярную массу молекулы углекислого газа CO₂.

Массовая доля элемента в веществе

Химическая формула также позволяет рассчитать массовые доли элементов, образующих данное вещество.

Массовая доля элемента в веществе показывает, какую часть (долю) составляет масса данного элемента от общей массы вещества.

Обозначается греческой буквой «омега» — ω, выражается в процентах (%) или в долях и рассчитывается по формуле:

$ω (Э) = \frac{n \cdot Ar (Э)}{Mr}$ ,

где Ar — относительная атомная масса элемента;

Mr — относительная молекулярная масса вещества;

n — число атомов химического элемента.

Массовая доля элемента помогает установить содержание того или иного элемента в веществе, определить, преобладает или находится в недостатке этот химический элемент относительно других. Рассмотрим пример решения задачи с использованием формулы нахождения массовой доли.

Пример 3

Необходимо рассчитать массовую долю алюминия в корунде Al₂O₃.

Дано:

Al₂O₃

Найти:

ω (Al)

Решение:

Рассчитываем молекулярную массу корунда Al₂O₃:

$Mr ({Al}_{2} O_{3}) = 2 Ar (Al) + 3 Ar (O) = 2 \cdot 27 + 3 \cdot 16 = 102$
Записываем формулу, по которой будем вести расчёт:

$ω (Э) = \frac{n \cdot Ar (Э)}{Mr}$
Подставляем значения в формулу и проводим расчёт:

$ω (Э) = \frac{2 \cdot 27}{102} \cdot 100 % = 53 %$

Ответ: $ω (Al) = 53 % .$

Упражнение 3

Рассчитайте массовые доли элементов в серной кислоте H₂SO₄.

Контрольные вопросы

Что такое химическая формула?
Что показывает индекс?
Что обозначает коэффициент?
Чем отличаются относительная атомная и относительная молекулярная массы?
Как рассчитывается массовая доля элементов в веществе?

Ответы

Упражнение 1

3 молекулы углекислого газа, 3 атома углерода и 6 атомов кислорода;

1 молекула аммиака, 1 атом азота и 3 атома водорода;

2 молекулы метана, 2 атома углерода и 8 атомов водорода;

1 атом кальция;

5 молекул кислорода, 10 атомов кислорода.

Упражнение 2

Mr(СО₂)= Ar(О) · 2 + Ar(С)= 16 · 2 + 12 = 44

Упражнение 3

$ω (H) = 2 %$

$ω (S) = 33 %$

$ω (0) = 65 %$

Конспект урока: Химические формулы. Валентность

Начальные понятия и законы химии

Химическая формула

Правила составления и произношения формул веществ

Качественный и количественный состав вещества

Относительная молекулярная масса химических элементов

Массовая доля элемента в веществе