Как найти массовую долю элементов в соединениях - Исправление недочетов и поиск решений вместе с Examum.ru

1. Массовую долю элемента в веществе рассчитывают по формуле:

w(эл.)=m(эл.)m(вещества)⋅100

2. Если имеется (1) моль вещества, то его масса равна

m(вещества)=n(вещества)⋅M(вещества)=1моль⋅Mг/моль

3. (1) моль вещества содержит (x) моль элемента. Поэтому масса элемента, содержащегося в веществе, равна

m(эл.)=n(эл.)⋅M(эл.)=xмоль⋅Mг/моль

4. Подставив массу элемента и массу вещества в формулу ((1)), получим формулу ((2)), которой и воспользуемся для вычисления:

w(эл.)=xмоль(эл.)⋅Mг/моль(эл.)1моль⋅M г/моль(вещества)⋅100

Пример:

таким образом, например, расчёт массовой доли углерода в оксиде углерода((IV)) должен выглядеть так:

1. по формуле вещества видно, что (1) моль

CO2

содержит (1) моль химического элемента (C).

2. Если имеется (1) моль

CO2

, то его масса равна

m(CO2)=n(CO2)⋅M(CO2)=1моль ⋅44г/моль=44г

3. А (1) моль элемента (C) имеет массу

m(C)=n(C)⋅M(C)=1моль⋅12г/моль=12г

4. Таким образом, массовая доля элемента (C) в

CO2

равна

w(C)=m(C)m(CO2)⋅100=12г44г⋅100≈

27,3

Источник

Загрузить PDF

Состав молекулы в массовых процентах — это доля каждого элемента в общей массе молекулы. Массовый процент какого-либо элемента в соединении определяется как отношение массы данного элемента к полной молекулярной массе соединения, умноженное на 100%. Хоть это определение и звучит замысловато, на самом деле определить массовую долю довольно легко!

1

Атомы. Материя состоит из атомов, а те, в свою очередь, состоят из протонов, нейтронов и электронов. Атомы — элементарные кирпичики, из которых сложено все, что окружает нас.
2
Молекулы. Молекулы — это электрически нейтральные химические соединения двух или большего количества атомов, скрепленных друг с другом химическими связями.
- Например, вода состоит из молекул H2O. Каждая молекула воды включает в себя два атома водорода, соединенных химическими связями с одним атомом кислорода.
3
Моли. Моль — это единица измерения количества вещества. Один моль определяется как количество вещества, содержащее 6,02 x10^ 23 элементарных составляющих, и повсеместно используется для выражения количества химических веществ.
- Величина 6,02 x 10^23 примерно равна числу атомов в 12 граммах чистого углерода и называется “числом Авогадро”.
4
Химические соединения. Это чистые химические вещества, состоящие из двух или более химических элементов.
- Вода, состоящая из молекул H2O, является химическим веществом.
5
Атомная масса. Это масса отдельного атома либо молекулы. Атомная масса выражается в граммах на моль (г/моль).
- Учтите, что атомная масса отличается от атомного веса; она соответствует полной массе частицы (атома или молекулы) в состоянии покоя.
6
Молекулярная масса. Это масса отдельной молекулы. Другими словами, это сумма масс всех атомов, входящих в данную молекулу.
- Как и в случае с атомной массой, молекулярная масса отлична от веса молекулы.
Реклама

1
Выпишите элементы, входящие в химическое соединение.
- Например, вам необходимо вычислить массовые проценты в лимонной кислоте, имеющей химическую формулу C6H8O7, как показано на рисунке. Молекула кислоты содержит следующие элементы: углерод (C), водород (H) и кислород (O).
2
Выпишите атомную массу каждого элемента. Для определения атомных масс используйте периодическую таблицу элементов (таблицу Менделеева). Как правило, атомная масса приведена в этой таблице сразу под символом соответствующего элемента, и выражена в единицах г/моль.
- Для приведенного выше примера находим: атомная масса углерода равна 12,01 г/моль, водорода — 1,00 г/моль, кислорода — 15,99 г/моль.
3
Найдите массовый вклад каждого элемента, входящего в соединение. Массовый вклад отдельного соединения равен атомной массе данного элемента, умноженной на количество его атомов в молекуле соединения. Количество атомов каждого элемента в молекуле обозначается числом в подписи, стоящим после символа соответствующего элемента.
- В нашем примере отметим, что молекула лимонной кислоты состоит из 6 атомов углерода, 8 атомов водорода и 7 атомов кислорода. Таким образом, мы можем вычислить массовый вклад каждого элемента, см. рисунок.
  Массовый вклад углерода: 6 x 12,01 г/моль = 72,06 г/моль
  Массовый вклад водорода: 8 x 1,00 г/моль = 8,00 г/моль
  Массовый вклад кислорода: 7 x 15,99 г/моль = 111,93 г/моль
4
Вычислите общую молекулярную массу вашего соединения. Общая молекулярная масса равна сумме массовых вкладов каждого элемента, и соответствует массе одной молекулы соединения.
- В нашем примере молекулярная масса рассчитывается так:
  Молекулярная масса C6H8O7 = 72,06 г/моль + 8,00 г/моль + 111,93 г/моль = 191,99 г/моль
5
Найдите массовый состав в процентах. Массовая доля элемента в процентах вычисляется как отношение массового вклада данного элемента к общей молекулярной массе соединения, умноженное на 100%.
- В нашем примере массовые проценты каждого элемента рассчитываются так, как показано на рисунке. Таким образом, C6H8O7 состоит из 37,53% углерода, 4,16% водорода и 58,29% кислорода.
Реклама

Советы

Вы можете проверить правильность своих вычислений, сложив массовые проценты всех элементов — в сумме должно получиться 100%. Однако помните, что вы не всегда можете получить точно 100%, поскольку массовый вклад каждого элемента был округлен до второго знака после запятой.

Об этой статье

Эту страницу просматривали 12 950 раз.

Была ли эта статья полезной?

Источник

Массовая для элемента в данном веществе (w) – отношение относительной атомной массы данного элемента, умноженной на число его атомов в молекуле к относительной молекулярной массе вещества.

w – массовая доля элемента в веществе,

n – индекс в химической формуле,

Ar – относительная атомная масса,

Mr – относительная молекулярная масса молекулы вещества.

Массовые доли выражают в процентах или в долях:

w_{(элемента)} = 20% или 0,2.

АЛГОРИТМ РЕШЕНИЯ

Вычислите массовые доли элементов в фосфорной кислоте, имеющей простейшую химическую формулу H₃PO₄, с точностью до сотых.

Дано:

Фосфорная кислота

H₃PO₄

Решение:

1. Из Периодической таблицы имени Д.И.Менделеева выписываем значения относительных масс атомов элементов, входящих в состав фосфорной кислоты

Ar(H)=1

Ar(P)=31

Ar(O)=16

2. Вычисляем относительную молекулярную массу соединения

Mr(H₃PO₄) = 3·Ar(H) + Ar(P) + 4·Ar(O) = 3·1 + 31 + 4·16 = 98

3. Вычисляем массовые доли элементов по формуле:

w_{(элемента)} = (n· Ar(элемента) · 100%) / Mr(молекулы)

w(H) = n(H)·Ar(H)·100% / Mr(H₃PO₄) = 3·1·100% / 98 = 3,06%

w(P) = n(P)·Ar(P)·100% / Mr(H₃PO₄) = 1·31·100% / 98 = 31,63%

w(O) = n(O)·Ar(O)·100% / Mr(H₃PO₄) = 4·16·100% / 98 = 65,31%

Проверка

Сумма значений массовых долей всех элементов должна составить 100% w(H) + w(P) + w(O) = 100%

Подставляем значения,

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

Таким образом, массовые доли элементов в фосфорной кислоте вычислены правильно.

Ответ:

w(H) = 3,06%

w(P) = 31,63%

w(O) = 65,31%

Источник

Что такое массовая доля в химии? Знаете ли вы ответ? Как находить массовую долю элемента в веществе? Сам процесс вычисления вовсе не так сложен. А вы еще испытываете затруднения в подобных задачах? Тогда вам улыбнулась удача, вы нашли эту статью! Интересно? Тогда скорее читайте, сейчас вы все поймете.

Что такое массовая доля?

Итак, для начала выясним, что такое массовая доля. Как находить массовую долю элемента в веществе, ответит любой химик, так как они часто употребляют этот термин при решении задач или во время пребывания в лаборатории. Конечно, ведь ее расчет — их повседневная задача. Чтобы получить определенное количество того или иного вещества в лабораторных условиях, где очень важен точный расчет и все возможные варианты исхода реакций, необходимо знать всего пару простых формул и понимать суть массовой доли. Поэтому эта тема так важна.

Этот термин обозначается символом “w” и читается как “омега”. Он выражает отношение массы данного вещества к общей массе смеси, раствора или молекулы, выражается дробью или в процентах. Формула расчета массовой доли:

w = m _{вещества} / m _смеси.

Преобразуем формулу.

Мы знаем, что m=n*M, где m — масса; n — количество вещества, выраженное в единицах измерения моль; M — молярная масса вещества, выраженная в грамм/моль. Молярная масса численно равна молекулярной. Только молекулярная масса измеряется в атомных единицах масс или а. е. м. Такая единица измерения равна одной двенадцатой доле массы ядра углерода 12. Значение молекулярной массы можно найти в таблице Менделеева.

Количество вещества n нужного объекта в данной смеси, равно индексу, умноженному на коэффициент при данном соединении, что очень логично. Например, чтобы рассчитать количество атомов в молекуле, надо узнать, сколько атомов нужного вещества находится в 1 молекуле = индекс, и умножить это число на количество молекул = коэффициент.

Не стоит бояться таких громоздких определений или формул, в них прослеживается определенная логика, поняв которую, можно даже сами формулы не учить. Молярная масса M равна сумме атомных масс A_r данного вещества. Напомним, что атомная масса — масса 1 атома вещества. То есть исходная формула массовой доли:

w = ( n_{вещества}*M_{вещества})/m _смеси.

Из этого можно сделать вывод, что если смесь состоит из одного вещества, массовую долю которого надо вычислить, то w=1, так как масса смеси и масса вещества совпадают. Хотя смесь априори не может состоять из одного вещества.

Так, с теорией разобрались, но как находить массовую долю элемента в веществе на практике? Сейчас все покажем и расскажем.

Проверка усвоенного материала. Задача легкого уровня

Сейчас мы разберем две задачи: легкого и среднего уровня. Читайте далее!

Необходимо узнать массовую долю железа в молекуле железного купороса FeSO₄*7 H₂O. Как решить эту задачу? Рассмотрим решение далее.

Решение:

Возьмем 1 моль FeSO₄*7 H₂O, тогда узнаем количество железа, умножив коэффициент железа на его индекс: 1*1=1. Дан 1 моль железа. Узнаем его массу в веществе: из значения в таблице Менделеева видно, что атомная масса железа 56 а. е. м. = 56 грамм/моль. В данном случае A_r=M. Следовательно, что m железа = n*M = 1 моль* 56 грамм/моль = 56 г.

Теперь нужно найти массу всей молекулы. Она равна сумме масс исходных веществ, то есть 7 моль воды и 1 моль сульфата железа.

m= (n _воды* M _воды) + (n _{сульфата железа}*M_{сульфата железа}) = (7 моль*(1*2+16) грамм/моль) + (1 моль* (1 моль*56 грамм/моль+1 моль*32 грамм/моль + 4 моль*16 грамм/моль) = 126+152=278 г.

Остается лишь разделить массу железа на массу соединения:

w=56г/278 г=0.20143885~0.2=20%.

Ответ: 20%.

Задача среднего уровня

Решим более сложную задачу. В 500 г воды растворено 34 г нитрата кальция. Нужно найти массовую долю кислорода в полученном растворе.

Решение

Так как при взаимодействии Ca(NO₃)₂ с водой идет только процесс растворения, а из раствора не выделяются продукты реакции, масса смеси равна сумме масс нитрата кальция и воды.

Нам нужно найти массовую долю кислорода в растворе. Обратим внимание на то, что кислород содержится как в растворенном веществе, так и в растворителе. Найдем количество искомого элемента в воде. Для этого посчитаем моль воды по формуле n=m/M.

n _воды=500 г/(1*2+16) грамм/моль=27.7777≈28 моль

Из формулы воды H₂O найдем, что количество кислорода = количеству воды, то есть 28 моль.

Теперь найдем количество кислорода в растворенном Ca(NO₃)₂. Для этого узнаем количество самого вещества:

n _Ca(NO3)2=34 г/(40*1+2*(14+16*3)) грамм/моль≈0.2 моль.

n _Ca(NO3)2 относится к n _O как 1 к 6, что следует из формулы соединения. Значит, n _O = 0.2 моль*6 = 1.2 моль. Суммарно количество кислорода равно 1.2 моль+28 моль=29.2 моль

m _O= 29.2 моль*16 грамм/моль=467.2 г.

m _{раствора}=m _воды+ m _Ca(NO3)2= 500 г+34 г=534 г.

Осталось только само вычисление массовой доли химического элемента в веществе:

w _O=467.2 г /534 г≈0.87=87%.

Ответ: 87%.

Надеемся, что мы понятно объяснили вам то, как находить массовую долю элемента в веществе. Данная тема вовсе не сложная, если в ней хорошо разобраться. Желаем вам удачи и успехов в будущих начинаниях.

Источник

From Wikipedia, the free encyclopedia

In chemistry, the mass fraction of a substance within a mixture is the ratio $w_{i}$ (alternatively denoted $Y_{i}$ ) of the mass $m_{i}$ of that substance to the total mass ${displaystyle m_{text{tot}}}$ of the mixture.^[1] Expressed as a formula, the mass fraction is:

${displaystyle w_{i}={frac {m_{i}}{m_{text{tot}}}}.}$

Because the individual masses of the ingredients of a mixture sum to ${displaystyle m_{text{tot}}}$ , their mass fractions sum to unity:

${displaystyle sum _{i=1}^{n}w_{i}=1.}$

Mass fraction can also be expressed, with a denominator of 100, as percentage by mass (in commercial contexts often called percentage by weight, abbreviated wt%; see mass versus weight). It is one way of expressing the composition of a mixture in a dimensionless size; mole fraction (percentage by moles, mol%) and volume fraction (percentage by volume, vol%) are others.

When the prevalences of interest are those of individual chemical elements, rather than of compounds or other substances, the term mass fraction can also refer to the ratio of the mass of an element to the total mass of a sample. In these contexts an alternative term is mass percent composition. The mass fraction of an element in a compound can be calculated from the compound’s empirical formula^[2] or its chemical formula.^[3]

Terminology[edit]

Percent concentration does not refer to this quantity. This improper name persists, especially in elementary textbooks. In biology, the unit «%» is sometimes (incorrectly) used to denote mass concentration, also called mass/volume percentage. A solution with 1 g of solute dissolved in a final volume of 100 mL of solution would be labeled as «1%» or «1% m/v» (mass/volume). This is incorrect because the unit «%» can only be used for dimensionless quantities. Instead, the concentration should simply be given in units of g/mL. Percent solution or percentage solution are thus terms best reserved for mass percent solutions (m/m, m%, or mass solute/mass total solution after mixing), or volume percent solutions (v/v, v%, or volume solute per volume of total solution after mixing). The very ambiguous terms percent solution and percentage solutions with no other qualifiers continue to occasionally be encountered.

In thermal engineering, vapor quality is used for the mass fraction of vapor in the steam.

In alloys, especially those of noble metals, the term fineness is used for the mass fraction of the noble metal in the alloy.

Properties[edit]

The mass fraction is independent of temperature until phase change occurs.

[edit]

Mixing ratio[edit]

The mixing of two pure components can be expressed introducing the (mass) mixing ratio of them ${displaystyle r_{m}={frac {m_{2}}{m_{1}}}}$ . Then the mass fractions of the components will be

${displaystyle {begin{aligned}w_{1}&={frac {1}{1+r_{m}}},\w_{2}&={frac {r_{m}}{1+r_{m}}}.end{aligned}}}$

The mass ratio equals the ratio of mass fractions of components:

${displaystyle {frac {m_{2}}{m_{1}}}={frac {w_{2}}{w_{1}}}}$

due to division of both numerator and denominator by the sum of masses of components.

Mass concentration[edit]

The mass fraction of a component in a solution is the ratio of the mass concentration of that component ρ_i (density of that component in the mixture) to the density of solution rho .

${displaystyle w_{i}={frac {rho _{i}}{rho }}.}$

Molar concentration[edit]

The relation to molar concentration is like that from above substituting the relation between mass and molar concentration:

${displaystyle w_{i}={frac {rho _{i}}{rho }}={frac {c_{i}M_{i}}{rho }},}$

where $c_{i}$ is the molar concentration, and $M_{i}$ is the molar mass of the component .

Mass percentage[edit]

Mass percentage is defined as the mass fraction multiplied by 100.

Mole fraction[edit]

The mole fraction $x_{i}$ can be calculated using the formula

${displaystyle x_{i}={frac {w_{i}}{M_{i}}}{bar {M}},}$

where $M_{i}$ is the molar mass of the component , and is the average molar mass of the mixture.

Replacing the expression of the molar-mass products,

${displaystyle x_{i}={frac {frac {w_{i}}{M_{i}}}{sum _{j}{frac {w_{j}}{M_{j}}}}}.}$

Spatial variation and gradient[edit]

In a spatially non-uniform mixture, the mass fraction gradient gives rise to the phenomenon of diffusion.

References[edit]

^ IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the «Gold Book») (1997). Online corrected version: (2006–) «mass fraction». doi:10.1351/goldbook.M03722
^ Formula from Mass Composition.
^ «How to Calculate Mass Percent Composition». ThoughtCo. Retrieved 2018-01-05.

Источник

Советы

Об этой статье

Была ли эта статья полезной?

Что такое массовая доля?

Проверка усвоенного материала. Задача легкого уровня

Решение:

Задача среднего уровня

Решение

Terminology[edit]

Properties[edit]

[edit]

Mixing ratio[edit]

Mass concentration[edit]

Molar concentration[edit]

Mass percentage[edit]

Mole fraction[edit]

Spatial variation and gradient[edit]

See also[edit]

References[edit]