§ 16. Массовая доля элемента в сложном веществе

Материал параграфа поможет вам:

выяснить, что такое массовая доля элемента в соединении, и вычислять ее значение;
научиться рассчитывать массу элемента в определенной массе соединения, исходя из массовой доли элемента;
оформлять решение расчетной задачи.

Каждое сложное вещество (химическое соединение) образовано несколькими элементами. Информация о количественном содержании элементов в соединении часто является важной для его практического использования. Например, лучшим азотным удобрением считают то, в котором Нитрогена содержится больше, чем в других аналогичных удобрениях (этот элемент необходим растениям). Так же оценивают качество железной руды, определяя, насколько она «богата» элементом Феррумом.

Количественное содержание химического элемента в соединении характеризуют его массовой долей. Эту величину обозначают латинской буквой w («дубль-вэ»).

Выведем формулу для вычисления массовой доли элемента в соединении по известным массам соединения и элемента. Обозначим элемент буквой Е, а неизвестную массовую долю этого элемента — буквой х. Учитывая, что масса соединения — целое, а масса элемента в ней — часть от целого, составляем пропорцию:

Массовая доля элемента в соединении — это отношение массы элемента к соответствующей массе соединения.

Заметим, что массы элемента и соединения необходимо брать в одинаковых единицах измерения (например, в граммах).

Массовая доля не имеет размерности. Ее часто выражают в процентах. В этом случае формула имеет такой вид:

Очевидным является то, что сумма массовых долей всех элементов в соединении равна 1 (или 100 %).

Рассмотрим примеры решения задач, которые предусматривают вычисление или использование массовых долей элементов в соединениях.

Условие расчетной задачи и ее решение обычно оформляют таким образом. Лист тетради или классную доску делят вертикальной линией на две неодинаковые части. В левой, меньшей, части сокращенно записывают условие задачи, затем проводят горизонтальную линию и под ней указывают то, что требуется найти или вычислить. В правой части записывают математические формулы, объяснения, расчеты и ответ.

ЗАДАЧА 1. В 80 г соединения содержится 32 г Оксигена. Вычислить массовую долю Оксигена в соединении.

Массовую долю элемента в соединении также можно вычислять, используя химическую формулу соединения. Поскольку массы атомов и молекул пропорциональны относительным атомным и молекулярным массам, то

где N(E) — количество атомов элемента в формуле соединения.

ЗАДАЧА 2. Вычислить массовые доли элементов в метане СН₄.

По известной массовой доле элемента можно найти массу элемента, которая содержится в определенной массе соединения. Из математической формулы для массовой доли элемента вытекает:

m(E) = w(E) • m(соединения).

ЗАДАЧА 3. Какая масса Нитрогена содержится в аммиачной селитре (азотное удобрение) массой 1 кг, если массовая доля этого элемента в соединении составляет 0,35?

Выводы

Массовая доля элемента в соединении — это отношение массы элемента к соответствующей массе соединения.

Массовую долю элемента в соединении вычисляют по известным массам элемента и соединения или по химической формуле соединения.

Зная массовую долю элемента, можно рассчитать его массу в определенной массе соединения.

115. Как вычислить массовую долю элемента в соединении, если известны:

а) масса элемента и соответствующая масса соединения;
б) химическая формула соединения?

116. Какова массовая доля элемента в простом веществе?

117. В 20 г вещества содержится 16 г Брома. Найдите массовую долю этого элемента в веществе, выразив ее обычной дробью, десятичной дробью и в процентах.

118. Рассчитайте (желательно устно) массовые доли элементов в соединениях, имеющих такие формулы: SO₂, SiH₄, CrO₃.

119. Выполните необходимые вычисления для уксусной кислоты СН₃СOOН и глицерина С₃Н₅(ОН)₃ и заполните таблицу:

Формула соединения	М_r (соединения)	w(C)	w(H)	w(O)

120. Сопоставляя формулы веществ, а также значения относительных атомных масс, определите, в каком из веществ каждой пары массовая доля первого в формуле элемента больше: a) N₂O, NO; б) СО, СO₂; в) В₂O₃, B₂S₃.

121. Массовая доля Кальция в его соединении с Гидрогеном равна 0,952. Какие массы Кальция и Гидрогена содержатся в 20 г соединения?

122. Массовая доля Нитрогена в соединении равна 28 %. В какой массе соединения содержится 56 г Нитрогена?

123. Найдите количество атомов Оксигена в молекуле SO_X, если массовая доля этого элемента в соответствующем соединении равна 0,6.

124. Массовая доля Феррума в образце соединения FeO равна 75 %. С помощью вычислений выясните, является ли этот образец чистым соединением.

ГДЗ к учебнику можно найти тут.