- Атомы не исчезают и не создаются: уравнение отражает баланс масс, а закон сохранения массы закрывает каждый счет.
- Моль переводит граммы в количество частиц; моли превращают уравнения в арифметику реагирующих масс.
- Выход, атомная экономия, концентрация (только для химии) и объемы газов (HT) дополняют количественный набор инструментов.
Количественная химия
AQA · GCSE · Chemistry · Тема 3
3.1
Количественная химия: подсчет атомов по массе
3.1
Закон сохранения массы и уравнения (4.3.1)
Программа
Химические измерения, закон сохранения массы и уравнения (AQA 8462 утверждения 4.3.1.1-4.3.1.4).
- Уравнять символьные уравнения и использовать закон сохранения массы.
- Рассчитывать относительные формульные массы и массовую долю элемента.
- Объяснять кажущиеся изменения массы при участии газов.
- Оценивать неопределенность как диапазон повторных измерений относительно среднего значения.
Источник: Программа Cambridge International
Закон сохранения массы: атомы не исчезают и не создаются, поэтому масса продуктов равна массе реагентов. Символьные уравнения уравнены по числу атомов; знайте разницу между коэффициентом перед формулой (число единиц) и индексом внутри нее (атомы в единице).
Относительная формульная масса (Mr) = сумма относительных атомных масс, указанных в формуле. В уравновешенном уравнении ΣMr реагентов = ΣMr продуктов. Массовая доля элемента = (Ar × число атомов ÷ Mr) × 100 %.
Изменение массы с газами: металл + кислород → оксид приобретает массу; термическое разложение карбоната теряет выходивший CO₂ — закон не нарушается, если учесть газ.
Неопределенность: каждое измерение содержит неопределенность; используйте размах повторных измерений относительно среднего как ее оценку (и среднее ± размах/2 в расчетах).
3.2
Моли и реагирующие массы — HT (4.3.2)
Программа
Количество вещества и реагирующие массы, HT (AQA 8462 утверждения 4.3.2.1-4.3.2.5).
- Использовать моль, постоянную Авогадро и формулу: количество вещества = масса / Mr.
- Рассчитывать реагирующие массы по уравненным уравнениям.
- Составлять уравнения реакций по массам реагирующих веществ.
- Объяснять и использовать понятие лимитирующего реагента.
- Рассчитывать концентрации в г/дм3, а также зависимости массы от объема с использованием моль/дм3.
Источник: Программа Cambridge International
Моль: масса одного моля вещества в граммах численно равна его Mr. Один моль содержит постоянную Авогадро частиц — 6.02 × 10²³, то же количество указанных частиц (атомов, молекул, ионов), что и моль любого другого вещества.
$$\text{moles} = \frac{\text{mass (g)}}{M_r}$$
Уравнения как мольные соотношения: Mg + 2 HCl → MgCl₂ + H₂ читается как «1 моль Mg реагирует с 2 моль HCl → 1 моль MgCl₂ + 1 моль H₂». Зная любую одну массу, рассчитайте все остальные: масса → моли → соотношение → моли → масса.
Уравнивание по массам: переведите каждую массу в моли, разделите на наименьшее, устраните дроби до целых чисел.
Ограничивающий реагент: реагент, полностью расходуемый, ограничивает продукт; избыток другого обеспечивает завершение реакции. Рассчитывайте продукт только по молям ограничивающего реагента.
Концентрация: в г/дм³ для всех уровней — масса растворенного вещества в данном объеме; (HT) также моль/дм³: моли = концентрация × объем(дм³), преобразуется при необходимости.
Словарь
Тренировать
| English | Русский |
|---|---|
| conservation of mass/ˌkɒnsəˈveɪʃn ɒv mæs/ | закон сохранения массы |
| relative formula mass/ˈrelətɪv ˈfɔːmjʊlə mæs/ | относительная формульная масса |
| mole/məʊl/ | моль |
| Avogadro constant/ˌævəˈɡædrəʊ ˈkɒnstənt/ | постоянная Авогадро |
| limiting reactant/ˈlɪmɪtɪŋ rɪˈæktənt/ | ограничивающий реагент |
| percentage yield/pəˈsentɪdʒ jiːld/ | процентный выход продукта |
3.3
Выход и атомная экономика — только химия (4.3.3)
Программа
Yield and atom economy, chemistry only (AQA 8462 statement 4.3.3).
- Give the three reasons yield is below 100 percent.
- Calculate percentage yield, and (HT) the theoretical mass first.
- Calculate atom economy and explain its importance.
Источник: Программа Cambridge International
Процентный выход ниже 100 %, потому что: реакция обратима; продукт теряется при разделении; реагенты вступают в нежелательные реакции.
$$\%\ \text{yield} = \frac{\text{mass actually made}}{\text{maximum theoretical mass}} \times 100$$
Атомная экономика показывает, какая часть исходного вещества переходит в целевой продукт — высокая атомная экономика важна для устойчивого развития и экономики:
$$\text{atom economy} = \frac{M_r \text{ of desired product}}{\text{sum of } M_r \text{ of all reactants}} \times 100\ \%$$
(HT) вычислите теоретическую массу по уравнению реакции, затем выход продукта.
Словарь
Тренировать
| English | Русский |
|---|---|
| atom economy/ˈætəm ɪˈkɒnəmi/ | атомная экономия |
| concentration/ˌkɒnsənˈtreɪʃn/ | концентрация |
| titration/taɪˈtreɪʃn/ | титрование |
3.4
Концентрации в моль/дм³ — только химия, HT (4.3.4)
Программа
Концентрации в моль/дм3, только химия, HT (AQA 8462 утверждение 4.3.4).
- Связывать количество вещества, массу, объем и концентрацию в моль/дм3.
- Рассчитывать неизвестную концентрацию по объемам титранта и соотношению в уравнении реакции.
Источник: Программа Cambridge International
Концентрация в моль/дм³ связывает количество вещества, массу и объём: количество вещества = C × V; по данным титрования, зная объёмы обоих растворов и одну концентрацию, можно найти другую — количество вещества кислоты равно количеству вещества щёлочи при нейтрализации (учитывайте соотношение из уравнения).
3.5
Объёмы газов — только химия, HT (4.3.5)
Программа
Объемы газов, только химия, HT (AQA 8462 утверждение 4.3.5).
- Утверждать, что равные объемы газов содержат равное количество молей при одинаковых температуре и давлении.
- Использовать соотношение из уравнения реакции для связи объемов газов в реакциях.
Источник: Программа Cambridge International
Один и тот же объём газа содержит одинаковое количество молей при одинаковых температуре и давлении — равные объёмы = равное число молей. Объёмы реагирующих газов (и продуктов) соотносятся напрямую с коэффициентами уравнения, например, 2 объёмов водорода реагируют со 1 объёмом кислорода.
3.5
Чек-лист перед завершением этой темы
- Уравнивать реакции; Mr и проценты по массе; объяснять кажущиеся изменения массы при участии газов.
- (HT) пересчёт между количеством вещества и массой, постоянная Авогадро, цепочки соотношений, уравнивание по массам, ограничивающий реагент.
- (Chem/HT) процентный выход с тремя причинами; формула атомной экономики; концентрация по титрованию; соотношения объёмов газов.