Перейти к содержанию

Количественная химия

AQA · GCSE · Chemistry · Тема 3

3.1

Количественная химия: подсчет атомов по массе

  • 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.
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).

  1. Уравнять символьные уравнения и использовать закон сохранения массы.
  2. Рассчитывать относительные формульные массы и массовую долю элемента.
  3. Объяснять кажущиеся изменения массы при участии газов.
  4. 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 %.

Слева: металл окисляется, приобретая массу при присоединении кислорода. Справа: карбонат разлагается, теряя массу из-за выхода CO2.

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).

  1. Использовать моль, постоянную Авогадро и формулу: количество вещества = масса / Mr.
  2. Рассчитывать реагирующие массы по уравненным уравнениям.
  3. Составлять уравнения реакций по массам реагирующих веществ.
  4. Объяснять и использовать понятие лимитирующего реагента.
  5. 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.

Треугольник молей: моли сверху, масса внизу по центру, Mr в нижних углах; закройте нужную величину.
$$\text{moles} = \frac{\text{mass (g)}}{M_r}$$

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.

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).

  1. Give the three reasons yield is below 100 percent.
  2. Calculate percentage yield, and (HT) the theoretical mass first.
  3. 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.

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).

  1. Связывать количество вещества, массу, объем и концентрацию в моль/дм3.
  2. 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).

  1. Утверждать, что равные объемы газов содержат равное количество молей при одинаковых температуре и давлении.
  2. 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.

Больше тем в AQA · GCSE · Chemistry

Войти или создать аккаунт

IGCSE, A-Level & AP