Массовая доля. Вычисление массовой доли элемента в веществе

Давайте вспомним ключевые понятия химии, с которыми мы познакомились на предыдущем уроке.

Относительная атомная масса выступает безмерной единицей и отображает, насколько масса атома превышает одну двенадцатую долю массы углерода.

Относительная молекулярная масса является результатом сложения атомных масс элементов, присутствующих в структуре молекул с учетом их индексов.

Химическая формула — фиксация качественного и количественного состава вещества с применением символов элементов.

Задания по химии зачастую требуют расчета количества элемента в веществе или смеси, либо определения доли конкретного элемента.

Доля —  отдельная часть от единого. Отображается в виде десятичной дроби либо процента.

При выполнении химических вычислений применяют термин массовая доля. Эта величина характеризует содержание элемента в конкретном веществе. 

Массовая доля — значение отношения между массой отдельного элемента и всего вещества.

Отображается греческой буквой ω (омега) и вычисляется по формуле

ω =  

Омега соответствует значению массы элемента разделенной на значению массы вещества,

где m(Э) – масса элемента,

   mвещества – масса вещества.

Запомните!

Массовая доля является безмерной единицей, ведь в процессе расчета граммы делятся на граммы и сокращаются.

При необходимости отобразить ответ в процентах — следует выполнить умножение полученного значения на 100%. Эта формула используется при отображении исходных данных в граммах.

Задание 1

Оксид алюминия (Al2O3) обладает массой 102 г, в которой содержится 54 г атомов алюминия (Al). Необходимо рассчитать массовую долю алюминия в оксиде алюминия. 

Дано:

m(Al2O3) = 102г

m(Al) = 54г

Найти: ω(Al) = ?

Решение:

  1. Запишем общую формулу, используемую для расчетов

ω =  *100%

 

ω =  *100%

 

  1.       Подставляем имеющиеся данные и вычисляем результат

ω =  = 0,5294

 

ω = 0,5294

данное значение выражено в долях и не имеет размерности

 

  1.       Для получения ответа в процентах следует имеющийся результат помножить на 100%.

ω = 0,5294*100% = 52,94%

Ответ: Массовая доля алюминия равняется ω= 52,94%.

В задачах не всегда указывается масса. Иногда задание представлено исключительно химической формулой. В таких ситуациях массовая доля элемента вычисляется по другой формуле.

Массовая доля элемента в веществе равняется значению относительной атомной массы конкретного элемента, перемноженной на численность атомов в молекуле и поделенному на относительную молекулярную массу вещества, помноженному на 100 %.

ω(Э) =  * 100%

где    ω(Э) — массовая доля элемента,

n — число атомов элемента в молекуле,

Ar — относительная атомная масса элемента,

Mr — относительная молекулярная масса молекулы.

Задание 2

Необходимо рассчитать массовую долю всех элементов в фосфорной кислоте (H3PO4). 

Дано:

Фосфорная кислота — H3PO4

Найти: ω=?

           ω=?

           ω=?

Решение:

  1. Благодаря периодической системе находим значения относительных атомных масс элементов, которые присутствуют в структуре фосфорной кислоты

Ar(Н) = 1

Ar(Р) = 31

Ar(О) = 16

  1.     Определяем относительную молекулярную массу вещества

Молекулярная масса фосфорной кислоты равняется суммарному значению произведения численности атомов водорода, умноженной на относительную атомную массу водорода, численности атомов фосфора, умноженной на относительную атомную массу фосфора и численности атомов кислорода, умноженной на относительную атомную массу кислорода.

Mr(H3PO4) = n(H)*Ar(H)+n(P)*Ar(P)+n(O)*Ar(O)

Mr(H3PO4) = 3*1+1*31+4*16 = 98

Молекулярная масса фосфорной кислоты — 98.

  1. Рассчитываем массовые доли элементов

ω(Э) =  * 100%

Массовая доля элемента рассчитывается как отношение численности атомов отдельного элемента, помноженного на его относительную атомную массу, к относительной молекулярной массе вещества, перемноженной на 100%.

ω(Н) =  = *100%

Массовая доля водорода равняется численности атомов водорода в молекуле, перемноженной на относительную атомную массу водорода и разделенной на относительную массу фосфорной кислоты.

Если ответ требуется отобразить в долях, умножать на 100% не нужно.

ω(Н) = *100% = 3,06%

Массовая доля водорода — 3,06 %.

Аналогичным методом определяются массовые доли оставшихся элементов.

Массовая доля фосфора рассчитывается как соотношение численности атомов фосфора в молекуле, перемноженной на относительную атомную массу фосфора к относительной массе фосфорной кислоты.

ω(Р) =  = *100% = 31,63%

Массовая доля фосфора — 31,63%

Массовая доля кислорода рассчитывается путем деления произведения численности атомов кислорода в молекуле и относительной атомной массы кислорода на относительную массу фосфорной кислоты.

ω(О) =  = *100%= 65,31%

Массовая доля кислорода — 65.31% 

  1. Выполняем проверку сумма рассчитанных долей элементов должна равняться 100%.

ω(Н)+ ω(Р)+ ω(О) = 100%

3,06%+31,63%+65,31% = 100%

вычисления верны

Ответ: ω=3,06%

             ω=31,63%

             ω=65,31%

Задание 3

Условие задачи также может содержать диаграмму

На какой диаграмме распределение долей элементов отвечает количественному составу сульфата железа (II) FeSO4?

Чтобы решить эту задачу необходимо определить долю каждого элемента, входящего в структуру сульфата железа и сравнив результат с имеющимися значениями диаграмм.

Дано:

Сульфата железа (II) FeSO4

Найди: ω=?

           ω=?

           ω=?

Решение

  1. Находим и записываем значение относительных масс элементов. Для этого используем периодическую систему

Ar() = 56

Ar() = 32

Ar(О) = 16

  1.   Высчитываем массу сульфата железа

Относительная масса сульфата железа определяется как сумма произведения численности атомов железа на атомную массу железа, численности атомов серы на атомную массу серы и численности атомов кислорода на атомную массу кислорода.

Mr(FeSO4) = n()*Ar()+n()*Ar()+n(O)*Ar(O)

Mr(FeSO4) = 1*56+1*32+4*16 = 152

Относительная масса сульфата железа (II)  — 152.

  1. Определяем доли соответствующих элементов

Массовая доля является отношением между произведением численности атомов отдельного элемента и его относительной массы, и относительной массой соединения, умноженной на 100%.

ω(Э) =  * 100%

Массовая доля железа равняется числу атомов железа в молекуле, умноженному на относительную атомную массу железа и разделенному на относительную молекулярную массу сульфата железа.

ω(Fe) =  = *100% = 36.8%

 Массовая доля железа — 36 80%.

Массовая доля серы равняется численности атомов серы в молекуле, умноженной на относительную массу серы и разделенной на молекулярную массу сульфата железа

ω() =  = *100% = 21,1%

 Массовая доля серы — 21,1%

Массовая доля кислорода вычисляется как значение отношения численности атомов кислорода в молекуле, помноженной на относительную массу кислорода и разделенной на молекулярную массу сульфата железа.

ω(О) =  = *100% = 42,1%

 Массовая доля кислорода — 42,1%

  1. Сравним полученные результаты распределения массовых долей элементов с указанными в задании диаграммами.

На четвертой диаграмме распределение массовых долей элементов совпадает с расчетами.

Ответ: диаграмма №4

Остались вопросы?
Наши репетиторы помогут
  • Подготовиться к поступлению в любой ВУЗ страны

  • Подготовится к ЕГЭ, ГИА и другим экзаменам

  • Повысить успеваемость по предметам

Остались вопросы?
вверх