Как найти массовую долю кислорода в химии

Рассчитать массовую долю кислорода в соединении CH₄O (метанол).

Решение задачи

Вычислим массовую долю кислорода (О) в соединении CH₄O (метанол).

Напомню, что массовая доля элемента в соединении – это отношение массы элемента (mэ) к массе вещества (mв), в состав которого входит данный элемент. Массовую долю выражают в долях единицы или в процентах.

Учитывая данные таблицы Менделеева рассчитаем молярную массу метанола (CH₄O):

M (CH₄O) = 12 + 4 ⋅ 1 +  16 = 32 (г/моль).

Следовательно, масса метанола (CH₄O) равна 32 грамма.

Рассчитаем массовую долю кислорода, входящего в состав метанола (CH₄O), получаем:

Ответ:

массовая доля кислорода равна 0,5.

С
XIX
века химия перестала быть описательной наукой. Учёные широко стали использовать
методы измерения различных параметров веществ.

Массовая
доля элемента – это отношение массы этого элемента в
сложном веществе к массе всего вещества, выраженное в долях единицы (или в
процентах).

Массовая
доля элемента в веществе обозначается латинской буквой ω (дубль-вэ) и показывает
долю (часть массы), приходящуюся на данный элемент в общей массе вещества.
Массовая доля элемента в веществе выражается в долях единицы или в процентах.
Часть от целого всегда меньше целого, как долька апельсина меньше всего
апельсина.

Например,
в состав оксида ртути HgO входит два элемента –
ртуть и кислород. При нагревании этого вещества массой 50 г получается 46,3 г
ртути и 3,7 г кислорода. Рассчитаем массовую долю ртути в сложном веществе:

Рассчитаем
массовую долю кислорода в веществе. Для этого массу кислорода разделим на массу
смеси. Подставим значения масс веществ. Получаем:

Учитывая,
что сумма массовых долей элемента в веществе равна единице, или 100 %, массовую
долю кислорода можно найти по разности:

Для
того, чтобы найти массовую долю элемента в веществе, нужно относительную
атомную массу этого элемента умножить на число атомов данного химического
элемента в веществе и разделить на относительную молекулярную массу вещества.

Определим
массовую долю кислорода в серной кислоте. Для этого найдём относительную
молекулярную массу серной кислоты. Необходимо значения все относительных
атомных масс элементов сложить.

Mr
(H₂SO₄)
= Ar
(H)
· 2 + Ar
(S)
+ Ar
(O)
· 4 = 1 · 2 + 32 + 16 · 4 = 98

 Найдём массовую долю кислорода. Для
этого нужно относительную атомную массу кислорода умножить на 4 и разделить на
относительную молекулярную массу всего вещества. Получается 0,653, или 65,3 %.

 Рассчитаем
массовые доли элементов в метане, формула которого CH₄.
Для этого определим относительную молекулярную массу метана. Подставим значения
относительных атомных масс и получим 16.

Mr (CH₄) = Ar (C) +
Ar (H) · 4 = 12 + 1 · 4 = 16

Затем
найдём массовую долю углерода в метане. Для этого 12 умножим на 1 и разделим на
16. В результате образуется 0,75, или 75 %.

Для
того, чтобы найти массовую долю водорода в метане, следует от 1 вычесть
массовую долю углерода. Получается 0,25, или 25 %.

Пирит,
или золотая обманка, имеет ярко-жёлтый золотистый цвет, похож на золото,
поэтому и получил название «золото дураков». Испанские завоеватели грабили
индейцев ради изделий из пирита и увозили их домой в Европу. Пирит путали с
золотом и во время золотой лихорадки на Аляске. Это хорошо описано в книге
Джека Лондона. Минерал пирит, состоящий из 46,6 % железа и 53,4 % серы, внешним
видом очень напоминает золото. Вычислим химическую формулу пирита.

Обозначим
формулу пирита Fe_xS_y. Затем найдём
соотношение индексов x
и y.
Для этого значения массовых долей разделим на относительные атомные массы
элементов. Подставим значения и получим соотношение 0,0083 :
0,0167.

Приведём
соотношения индексов к целым числам. Для этого нужно каждое значение разделить
на меньшее число в соотношении. Получим 1 : 2. Значит,
формула пирита FeS₂.

Решение: 
Молярная масса азотной кислоты М(HNO3)=M(H)+M(N)+M(O)*3=1+14+16*3=63г/моль 
Количество вещества азотной кислоты в 20 г. n(HNO3)=20/63=0,32моль 
По формуле азотной кислоты видно, что кислорода в нее входит 3 атома, а значит и в мольном соотношении кислорода будет в три раза больше, то есть n(O)=3*n(HNO3)=0,96моль, тогда масса кислорода m(O)=n(O)*M(O)=0,96*16=15,36г или Сначала нужно вычислить массовую долю кислорода в веществе: w(O)=(Ar(O)*3 (его индекс))/Mr(HNO3)$ Mr(HNO3)=Ar(H)+Ar(N)+Ar(O)*3=1+14+16*3=15+48=63′ 
w(O)=16*3/63=48/63=0.7619 (76.19%). Теперь нужно только найти 76,19% от 20 г. Получается 20*76,19%=15,238г.

ТЫ НЕ СКАЗАЛА КАКУЮ ИМЕННО МАССУ ВЫЧИСЛИТЬ!

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.