§ 15. Молярна маса

Зміст

ДІЗНАЄТЕСЯ, ЗРОЗУМІЄТЕ, ВИКОРИСТАЄТЕ

У чому суть величини «молярна маса»?

Молярна маса — фізична величина, яка дорівнює масі 1 моль речовини.

Як обчислювати значення молярних мас простих і складних речовин?

Молярна маса чисельно дорівнює відносній атомній або молекулярній масі. Одиниця вимірювання — г/моль.

Як використовують молярні маси у розв’язуванні задач?

Її застосовують для перетворень між масою та кількістю речовини за формулами: $m = n \cdot M$ та $n = \dfrac{m}{M}$.

Обчисліть і запишіть значення молярних мас амоніаку $NH_3$ і карбаміду $CO(NH_2)_2$.

Молярна маса $NH_3$ — 17 г/моль, $CO(NH_2)_2$ — 60 г/моль.

Запропонуйте алгоритм обчислення мас атома Алюмінію і молекули води.

Щоб знайти масу однієї частинки, потрібно молярну масу речовини ($M$) поділити на сталу Авогадро ($N_A \approx 6,02 \cdot 10^{23}$ моль$^{-1}$). Розрахункова формула: $m_{\text{частинки}} = \dfrac{M}{N_A}$.

ПРАЦЮЄМО РАЗОМ

Молярна маса газу становить 28 г/моль. Обчисліть кількість речовини цього газу, якщо його маса — 7 г.

Застосовуємо формулу $n = \dfrac{m}{M}$: $n = \dfrac{7 \text{ г}}{28 \text{ г/моль}} = 0,25 \text{ моль}$.

ВИОКРЕМЛЮЄМО ОСНОВНЕ

Проаналізувавши матеріал, викладений у параграфі, запишіть у зошиті висновки про молярну масу та її використання.

Молярна маса ($M$) — маса 1 моль речовини, що дорівнює відношенню маси порції до її кількості. Вона чисельно відповідає відносній атомній ($A_r$) чи молекулярній масі ($M_r$), але вимірюється у г/моль. Застосовується для перерахунку маси речовини в кількість молів, необхідну для хімічних рівнянь.

Сформулюйте цікаве запитання за темою параграфа і поставте його своїм однокласникам / однокласницям. Порівняйте свою і їхні відповіді та оцініть їх. Поясніть, чому ваша оцінка саме така.

Запитання: «Чи може молярна маса речовини змінитися за певних умов, наприклад, під час нагрівання?»
Відповідь: Вона є постійною для конкретної речовини. Значення залежить винятково від хімічної формули і не змінюється під впливом температури чи тиску.

ВАШІ ДОСЯГНЕННЯ І ВІДКРИТТЯ

153. Узгодьте записи в лівому стовпчику із записами у правому стовпчику: 1) $M_r(CO_2)$; 2) $m(CO_2)$; 3) $M(CO_2)$; а) 44 г; б) 44 г/моль; в) 44; г) 44 моль.

• $M_r(CO_2)$ — в) 44 (безрозмірна величина);
• $m(CO_2)$ — а) 44 г (одиниця вимірювання маси);
• $M(CO_2)$ — б) 44 г/моль (одиниця вимірювання молярної маси).

154. Обчисліть молярні маси речовин, що мають такі формули: $F_2$, $H_2O$, $SO_2$, $Li_2O$, $Mg_3N_2$, $H_2SO_4$, $NaOH$. (Усно.)

• $M(F_2) = 19 \cdot 2 = 38$ г/моль;
• $M(H_2O) = 1 \cdot 2 + 16 = 18$ г/моль;
• $M(SO_2) = 32 + 16 \cdot 2 = 64$ г/моль;
• $M(Li_2O) = 7 \cdot 2 + 16 = 30$ г/моль;
• $M(Mg_3N_2) = 24 \cdot 3 + 14 \cdot 2 = 100$ г/моль;
• $M(H_2SO_4) = 1 \cdot 2 + 32 + 16 \cdot 4 = 98$ г/моль;
• $M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40$ г/моль.

ВАШІ ДОСЯГНЕННЯ І ВІДКРИТТЯ. ПЕРЕВІРМО СЕБЕ

155. Маса сполуки кількістю речовини 0,2 моль становить 12,8 г. Обчисліть молярну масу сполуки. (Усно.)

$n = 0,2 \text{ моль}$, $m = 12,8 \text{ г}$.
$M = \dfrac{m}{n} = \dfrac{12,8 \text{ г}}{0,2 \text{ моль}} = 64 \text{ г/моль}$.
Відповідь: 64 г/моль.

РОЗВ’ЯЗУЙМО ЗАДАЧУ

156. Обчисліть масу сполуки $Mg_3P_2$ кількістю речовини 0,25 моль.

$n(Mg_3P_2) = 0,25 \text{ моль}$.
$M(Mg_3P_2) = 24 \cdot 3 + 31 \cdot 2 = 134 \text{ г/моль}$.
$m = n \cdot M = 0,25 \text{ моль} \cdot 134 \text{ г/моль} = 33,5 \text{ г}$.
Відповідь: 33,5 г.

157. Маса якої сполуки більша — вуглекислого газу $CO_2$ кількістю речовини 2 моль чи сірчистого газу $SO_2$ кількістю речовини 1,5 моль? (Усно.)

$n(CO_2) = 2 \text{ моль}$, $n(SO_2) = 1,5 \text{ моль}$.
$M(CO_2) = 44 \text{ г/моль}$; $m(CO_2) = 2 \cdot 44 = 88 \text{ г}$.
$M(SO_2) = 64 \text{ г/моль}$; $m(SO_2) = 1,5 \cdot 64 = 96 \text{ г}$.
Оскільки $96 \text{ г} > 88 \text{ г}$, маса $SO_2$ більша.

158. Скільки молекул і скільки атомів міститься в амоніаку $NH_3$ масою 3,4 г? (Усно.)

$m(NH_3) = 3,4 \text{ г}$, $N_A = 6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$.
$M(NH_3) = 17 \text{ г/моль}$.
$n = \dfrac{3,4}{17} = 0,2 \text{ моль}$.
$N(NH_3) = n \cdot N_A = 0,2 \cdot 6,02 \cdot 10^{23} \approx 1,2 \cdot 10^{23}$ молекул.
В 1 молекулі $NH_3$ міститься 4 атоми.
$N_{\text{ат}} = 4 \cdot 1,2 \cdot 10^{23} = 4,8 \cdot 10^{23}$ атомів.
Відповідь: $1,2 \cdot 10^{23}$ молекул; $4,8 \cdot 10^{23}$ атомів.

159. Де міститься більше молекул і більше усіх атомів (усно): а) в 1 г оксиду $CO$ чи в 1 г оксиду $NO$; б) у 2 моль води чи в 1 моль кислоти $H_2SO_4$?

а) $M(CO) = 28 \text{ г/моль}$, $M(NO) = 30 \text{ г/моль}$. За однакової маси кількість речовини більша там, де молярна маса менша. Тому в 1 г $CO$ молекул більше. Обидві молекули двоатомні, тож атомів також більше в $CO$.
б) $n(H_2O) = 2 \text{ моль}$, $n(H_2SO_4) = 1 \text{ моль}$. Молекул більше у воді ($2 > 1$).
Кількість молів атомів: для води — $2 \cdot 3 = 6 \text{ моль}$, для кислоти — $1 \cdot 7 = 7 \text{ моль}$. Атомів більше в кислоті.

160. Обчисліть масу $10^{23}$ молекул глюкози $C_6H_{12}O_6$.

$N = 10^{23}$, $N_A = 6,02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$.
$M(C_6H_{12}O_6) = 180 \text{ г/моль}$.
$n = \dfrac{10^{23}}{6,02 \cdot 10^{23}} \approx 0,166 \text{ моль}$.
$m = 0,166 \cdot 180 \approx 29,9 \text{ г}$.
Відповідь: $\approx 29,9 \text{ г}$.

У КОМАНДІ

161. Ви маєте свинцевий, мідний і алюмінієвий кубики. Довжина ребер кожного кубика становить 1 см. У якому кубику міститься найбільше атомів, а в якому — найменше?

Об’єм $V = 1 \text{ см}^3$.
$M(Cu) = 63,5 \text{ г/моль}$, $\rho(Cu) = 8,96 \text{ г/см}^3$. $n(Cu) = \dfrac{8,96}{63,5} \approx 0,141 \text{ моль}$.
$M(Al) = 27 \text{ г/моль}$, $\rho(Al) = 2,7 \text{ г/см}^3$. $n(Al) = \dfrac{2,7}{27} = 0,1 \text{ моль}$.
$M(Pb) = 207 \text{ г/моль}$, $\rho(Pb) = 11,34 \text{ г/см}^3$. $n(Pb) = \dfrac{11,34}{207} \approx 0,055 \text{ моль}$.
Кількість атомів пропорційна кількості молів. $0,141 > 0,1 > 0,055$.
Відповідь: найбільше в мідному, найменше у свинцевому.

162. З’ясуйте за допомогою обчислень, у воді чи спирті $C_2H_5OH$ міститься більше молекул, якщо однаковими є: а) маси рідин; б) об’єми рідин.

$M(H_2O) = 18 \text{ г/моль}$, $\rho(H_2O) = 1 \text{ г/см}^3$.
$M(C_2H_5OH) = 46 \text{ г/моль}$, $\rho(C_2H_5OH) \approx 0,8 \text{ г/см}^3$.
а) Маси однакові. $N = \dfrac{m}{M} \cdot N_A$. Чим менша молярна маса, тим більше молекул. Оскільки $18 < 46$, у воді молекул більше.
б) Об’єми однакові. Формула: $N = \dfrac{\rho \cdot V}{M} \cdot N_A$. Відношення $\frac{\rho}{M}$: для води — $\dfrac{1}{18} \approx 0,055$; для спирту — $\dfrac{0,8}{46} \approx 0,017$. $0,055 > 0,017$, тому у воді молекул більше.

ФОРМУЙМО СЛОВНИЧОК

163. Випишіть ключові слова і словосполучення з тексту параграфа для укладання двомовного словничка.

• Молярна маса — Molar mass
• Кількість речовини — Amount of substance
• Моль — Mole
• Відносна молекулярна маса — Relative molecular mass
• Одиниці вимірювання — Units of measurement
• Стала Авогадро — Avogadro constant

ОЦІНЮЙМО СВОЇ ЗНАННЯ

164. Створіть у зошиті таблицю оцінювання ваших знань і заповніть її.

Критерії для таблиці:

• Розуміння поняття молярної маси.
• Визначення молярної маси за періодичною системою.
• Обчислення маси за кількістю речовини і навпаки.
• Розв’язування задач за допомогою сталої Авогадро.