Страница 71 - гдз по химии 7 класс учебник Габриелян, Остроумов

1. Что называется относительной атомной массой?

1. Относительная атомная масса — это безразмерная физическая величина, показывающая, во сколько раз масса атома данного химического элемента больше, чем 1/12 часть массы атома изотопа углерода-12 ($^{12}C$).

Обозначается относительная атомная масса символом $A_r$. Индекс 'r' происходит от английского слова relative (относительный).

За эталон массы, с которым сравниваются массы атомов, принята атомная единица массы (а.е.м.), также называемая дальтоном (Да). Атомная единица массы равна 1/12 массы нейтрального атома изотопа углерода-12. Её значение приблизительно равно:

$1 \text{ а.е.м.} \approx 1,660539 \times 10^{-27} \text{ кг}$

Формула для вычисления относительной атомной массы элемента (Э) выглядит следующим образом:

$A_r(Э) = \frac{m_a(Э)}{u}$

где $m_a(Э)$ — это средняя масса атома элемента Э, а $u$ — это атомная единица массы ($u = \frac{1}{12} m_a(^{12}C)$).

В природе большинство химических элементов существует в виде смеси нескольких изотопов (атомов одного и того же элемента с разным числом нейтронов в ядре). Поэтому значение относительной атомной массы, которое приводится в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, представляет собой средневзвешенное значение масс всех природных изотопов данного элемента с учетом их процентного содержания в природе. Именно по этой причине относительные атомные массы многих элементов являются дробными числами.

Ответ: Относительная атомная масса – это физическая величина, равная отношению средней массы атома химического элемента (с учетом его изотопного состава) к 1/12 массы атома изотопа углерода-12 ($^{12}C$).

2. Пользуясь Периодической таблицей Д. И. Менделеева, запишите символы перечисленных химических элементов в порядке увеличения их относительной атомной массы: медь, сера, натрий, железо, углерод, хлор, калий, золото, кальций, азот, серебро.

Решение

Чтобы записать символы химических элементов в порядке увеличения их относительной атомной массы, воспользуемся Периодической таблицей Д. И. Менделеева. Для каждого из перечисленных элементов найдем его химический символ и относительную атомную массу ($A_r$).

Выпишем данные для каждого элемента:

• Углерод: символ C, $A_r(\text{C}) \approx 12,011$
• Азот: символ N, $A_r(\text{N}) \approx 14,007$
• Натрий: символ Na, $A_r(\text{Na}) \approx 22,990$
• Сера: символ S, $A_r(\text{S}) \approx 32,06$
• Хлор: символ Cl, $A_r(\text{Cl}) \approx 35,45$
• Калий: символ K, $A_r(\text{K}) \approx 39,098$
• Кальций: символ Ca, $A_r(\text{Ca}) \approx 40,078$
• Железо: символ Fe, $A_r(\text{Fe}) \approx 55,845$
• Медь: символ Cu, $A_r(\text{Cu}) \approx 63,546$
• Серебро: символ Ag, $A_r(\text{Ag}) \approx 107,868$
• Золото: символ Au, $A_r(\text{Au}) \approx 196,967$

Теперь расположим элементы в порядке возрастания их относительных атомных масс:

$A_r(\text{C}) < A_r(\text{N}) < A_r(\text{Na}) < A_r(\text{S}) < A_r(\text{Cl}) < A_r(\text{K}) < A_r(\text{Ca}) < A_r(\text{Fe}) < A_r(\text{Cu}) < A_r(\text{Ag}) < A_r(\text{Au})$

Соответствующая последовательность символов химических элементов будет следующей:

C, N, Na, S, Cl, K, Ca, Fe, Cu, Ag, Au.

Ответ: C, N, Na, S, Cl, K, Ca, Fe, Cu, Ag, Au.

3. Укажите формулы веществ, имеющих одинаковые относительные молекулярные массы:

$CO_2$, $N_2$, $CH_2Cl_2$, $NO$, $CO$, $C_2H_4$, $H_2S$, $O_2$

Дано:

Ряд химических формул веществ: $CO_2$, $N_2$, $CH_2Cl_2$, $NO$, $CO$, $C_2H_4$, $H_2S$, $O_2$.

Найти:

Формулы веществ, имеющих одинаковые относительные молекулярные массы ($M_r$).

Решение:

Для нахождения веществ с одинаковыми относительными молекулярными массами необходимо рассчитать $M_r$ для каждого из них. Относительная молекулярная масса вещества равна сумме относительных атомных масс ($A_r$) всех атомов, входящих в состав его молекулы. Используем округленные значения $A_r$ из Периодической таблицы химических элементов Д.И. Менделеева:

$A_r(C) = 12$

$A_r(O) = 16$

$A_r(N) = 14$

$A_r(H) = 1$

$A_r(Cl) = 35,5$

$A_r(S) = 32$

Проведем расчеты для каждого вещества:

1. $M_r(CO_2) = A_r(C) + 2 \cdot A_r(O) = 12 + 2 \cdot 16 = 44$

2. $M_r(N_2) = 2 \cdot A_r(N) = 2 \cdot 14 = 28$

3. $M_r(CH_2Cl_2) = A_r(C) + 2 \cdot A_r(H) + 2 \cdot A_r(Cl) = 12 + 2 \cdot 1 + 2 \cdot 35,5 = 12 + 2 + 71 = 85$

4. $M_r(NO) = A_r(N) + A_r(O) = 14 + 16 = 30$

5. $M_r(CO) = A_r(C) + A_r(O) = 12 + 16 = 28$

6. $M_r(C_2H_4) = 2 \cdot A_r(C) + 4 \cdot A_r(H) = 2 \cdot 12 + 4 \cdot 1 = 24 + 4 = 28$

7. $M_r(H_2S) = 2 \cdot A_r(H) + A_r(S) = 2 \cdot 1 + 32 = 34$

8. $M_r(O_2) = 2 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 16 = 32$

Сравнив полученные значения, видим, что одинаковую относительную молекулярную массу, равную 28, имеют три вещества: $N_2$, $CO$ и $C_2H_4$.

Ответ: $N_2$, $CO$, $C_2H_4$.

1. Рассчитайте массовые доли элементов в соединениях, формулы которых:

$HBr$, $K_2CO_3$, $Mg(OH)_2$, $P_2O_5$, $FeCl_3$, $Cu(NO_3)_2$.

Массовая доля элемента в соединении (ω) рассчитывается по формуле: $ \omega(Э) = \frac{n \cdot Ar(Э)}{Mr(соед.)} \cdot 100\% $, где
$n$ – число атомов элемента в формуле,
$Ar(Э)$ – относительная атомная масса элемента,
$Mr(соед.)$ – относительная молекулярная масса соединения.

Для расчетов используем округленные значения относительных атомных масс элементов из Периодической системы Д.И. Менделеева:
$Ar(H) = 1$
$Ar(Br) = 80$
$Ar(K) = 39$
$Ar(C) = 12$
$Ar(O) = 16$
$Ar(Mg) = 24$
$Ar(P) = 31$
$Ar(Fe) = 56$
$Ar(Cl) = 35.5$
$Ar(Cu) = 64$
$Ar(N) = 14$

HBr

1. Найдем относительную молекулярную массу бромоводорода (HBr):
$Mr(HBr) = Ar(H) + Ar(Br) = 1 + 80 = 81$

2. Рассчитаем массовые доли элементов:
Массовая доля водорода (H):
$ \omega(H) = \frac{1 \cdot Ar(H)}{Mr(HBr)} \cdot 100\% = \frac{1}{81} \cdot 100\% \approx 1.23\% $
Массовая доля брома (Br):
$ \omega(Br) = \frac{1 \cdot Ar(Br)}{Mr(HBr)} \cdot 100\% = \frac{80}{81} \cdot 100\% \approx 98.77\% $

Ответ: $ \omega(H) \approx 1.23\% $, $ \omega(Br) \approx 98.77\% $.

K₂CO₃

1. Найдем относительную молекулярную массу карбоната калия (K₂CO₃):
$Mr(K_2CO_3) = 2 \cdot Ar(K) + Ar(C) + 3 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 39 + 12 + 3 \cdot 16 = 78 + 12 + 48 = 138$

2. Рассчитаем массовые доли элементов:
Массовая доля калия (K):
$ \omega(K) = \frac{2 \cdot Ar(K)}{Mr(K_2CO_3)} \cdot 100\% = \frac{78}{138} \cdot 100\% \approx 56.52\% $
Массовая доля углерода (C):
$ \omega(C) = \frac{1 \cdot Ar(C)}{Mr(K_2CO_3)} \cdot 100\% = \frac{12}{138} \cdot 100\% \approx 8.70\% $
Массовая доля кислорода (O):
$ \omega(O) = \frac{3 \cdot Ar(O)}{Mr(K_2CO_3)} \cdot 100\% = \frac{48}{138} \cdot 100\% \approx 34.78\% $

Ответ: $ \omega(K) \approx 56.52\% $, $ \omega(C) \approx 8.70\% $, $ \omega(O) \approx 34.78\% $.

Mg(OH)₂

1. Найдем относительную молекулярную массу гидроксида магния (Mg(OH)₂):
$Mr(Mg(OH)_2) = Ar(Mg) + 2 \cdot (Ar(O) + Ar(H)) = 24 + 2 \cdot (16 + 1) = 24 + 34 = 58$

2. Рассчитаем массовые доли элементов:
Массовая доля магния (Mg):
$ \omega(Mg) = \frac{1 \cdot Ar(Mg)}{Mr(Mg(OH)_2)} \cdot 100\% = \frac{24}{58} \cdot 100\% \approx 41.38\% $
Массовая доля кислорода (O):
$ \omega(O) = \frac{2 \cdot Ar(O)}{Mr(Mg(OH)_2)} \cdot 100\% = \frac{32}{58} \cdot 100\% \approx 55.17\% $
Массовая доля водорода (H):
$ \omega(H) = \frac{2 \cdot Ar(H)}{Mr(Mg(OH)_2)} \cdot 100\% = \frac{2}{58} \cdot 100\% \approx 3.45\% $

Ответ: $ \omega(Mg) \approx 41.38\% $, $ \omega(O) \approx 55.17\% $, $ \omega(H) \approx 3.45\% $.

P₂O₅

1. Найдем относительную молекулярную массу оксида фосфора(V) (P₂O₅):
$Mr(P_2O_5) = 2 \cdot Ar(P) + 5 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 31 + 5 \cdot 16 = 62 + 80 = 142$

2. Рассчитаем массовые доли элементов:
Массовая доля фосфора (P):
$ \omega(P) = \frac{2 \cdot Ar(P)}{Mr(P_2O_5)} \cdot 100\% = \frac{62}{142} \cdot 100\% \approx 43.66\% $
Массовая доля кислорода (O):
$ \omega(O) = \frac{5 \cdot Ar(O)}{Mr(P_2O_5)} \cdot 100\% = \frac{80}{142} \cdot 100\% \approx 56.34\% $

Ответ: $ \omega(P) \approx 43.66\% $, $ \omega(O) \approx 56.34\% $.

FeCl₃

1. Найдем относительную молекулярную массу хлорида железа(III) (FeCl₃):
$Mr(FeCl_3) = Ar(Fe) + 3 \cdot Ar(Cl) = 56 + 3 \cdot 35.5 = 56 + 106.5 = 162.5$

2. Рассчитаем массовые доли элементов:
Массовая доля железа (Fe):
$ \omega(Fe) = \frac{1 \cdot Ar(Fe)}{Mr(FeCl_3)} \cdot 100\% = \frac{56}{162.5} \cdot 100\% \approx 34.46\% $
Массовая доля хлора (Cl):
$ \omega(Cl) = \frac{3 \cdot Ar(Cl)}{Mr(FeCl_3)} \cdot 100\% = \frac{106.5}{162.5} \cdot 100\% \approx 65.54\% $

Ответ: $ \omega(Fe) \approx 34.46\% $, $ \omega(Cl) \approx 65.54\% $.

Cu(NO₃)₂

1. Найдем относительную молекулярную массу нитрата меди(II) (Cu(NO₃)₂):
$Mr(Cu(NO_3)_2) = Ar(Cu) + 2 \cdot (Ar(N) + 3 \cdot Ar(O)) = 64 + 2 \cdot (14 + 3 \cdot 16) = 64 + 2 \cdot (14 + 48) = 64 + 124 = 188$

2. Рассчитаем массовые доли элементов:
Массовая доля меди (Cu):
$ \omega(Cu) = \frac{1 \cdot Ar(Cu)}{Mr(Cu(NO_3)_2)} \cdot 100\% = \frac{64}{188} \cdot 100\% \approx 34.04\% $
Массовая доля азота (N):
$ \omega(N) = \frac{2 \cdot Ar(N)}{Mr(Cu(NO_3)_2)} \cdot 100\% = \frac{2 \cdot 14}{188} \cdot 100\% = \frac{28}{188} \cdot 100\% \approx 14.89\% $
Массовая доля кислорода (O):
$ \omega(O) = \frac{6 \cdot Ar(O)}{Mr(Cu(NO_3)_2)} \cdot 100\% = \frac{6 \cdot 16}{188} \cdot 100\% = \frac{96}{188} \cdot 100\% \approx 51.07\% $

Ответ: $ \omega(Cu) \approx 34.04\% $, $ \omega(N) \approx 14.89\% $, $ \omega(O) \approx 51.07\% $.

2. Рассчитайте, во сколько раз:

а) один атом серы тяжелее одного атома гелия;

б) одна молекула сернистого газа $SO_2$ тяжелее одной молекулы кислорода;

в) одна молекула водорода легче одной молекулы серной кислоты $H_2SO_4$.

Решение:

Для решения задачи мы будем использовать относительные атомные массы ($A_r$) химических элементов из Периодической системы Д.И. Менделеева, округленные до целых значений:

• $A_r(\text{S}) = 32$
• $A_r(\text{He}) = 4$
• $A_r(\text{O}) = 16$
• $A_r(\text{H}) = 1$

Отношение масс атомов или молекул равно отношению их относительных атомных ($A_r$) или молекулярных ($M_r$) масс.

а) Чтобы рассчитать, во сколько раз один атом серы тяжелее одного атома гелия, нужно найти отношение их относительных атомных масс.

$\frac{A_r(\text{S})}{A_r(\text{He})} = \frac{32}{4} = 8$

Ответ: Атом серы тяжелее атома гелия в 8 раз.

б) Чтобы рассчитать, во сколько раз одна молекула сернистого газа SO₂ тяжелее одной молекулы кислорода O₂, нужно найти отношение их относительных молекулярных масс.

Сначала рассчитаем относительные молекулярные массы ($M_r$):

$M_r(\text{SO}_2) = A_r(\text{S}) + 2 \cdot A_r(\text{O}) = 32 + 2 \cdot 16 = 64$

$M_r(\text{O}_2) = 2 \cdot A_r(\text{O}) = 2 \cdot 16 = 32$

Теперь найдем их отношение:

$\frac{M_r(\text{SO}_2)}{M_r(\text{O}_2)} = \frac{64}{32} = 2$

Ответ: Молекула сернистого газа тяжелее молекулы кислорода в 2 раза.

в) Чтобы рассчитать, во сколько раз одна молекула водорода H₂ легче одной молекулы серной кислоты H₂SO₄, нужно найти отношение массы более тяжелой молекулы (H₂SO₄) к массе более легкой (H₂).

Сначала рассчитаем относительные молекулярные массы ($M_r$):

$M_r(\text{H}_2) = 2 \cdot A_r(\text{H}) = 2 \cdot 1 = 2$

$M_r(\text{H}_2\text{SO}_4) = 2 \cdot A_r(\text{H}) + A_r(\text{S}) + 4 \cdot A_r(\text{O}) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 2 + 32 + 64 = 98$

Теперь найдем их отношение:

$\frac{M_r(\text{H}_2\text{SO}_4)}{M_r(\text{H}_2)} = \frac{98}{2} = 49$

Ответ: Молекула водорода легче молекулы серной кислоты в 49 раз.

Пользуясь сведениями §14 и 15, запишите, что показывает химическая формула. Дайте полную характеристику сахарозы, формула которой $C_{12}H_{22}O_{11}$. Напишите эссе 1 о важности данного вещества в жизни человека.

Что показывает химическая формула

Химическая формула вещества — это условная запись состава вещества с помощью химических знаков и индексов. Она показывает:

1. Качественный состав, то есть из атомов каких химических элементов состоит вещество. Например, формула $H_2O$ показывает, что вода состоит из атомов водорода (H) и кислорода (O).

2. Количественный состав. Индексы (цифры справа внизу от знака элемента) показывают, сколько атомов каждого элемента содержится в одной молекуле вещества (для веществ молекулярного строения) или каково соотношение атомов элементов (для веществ немолекулярного строения). В формуле $H_2O$ индекс 2 у водорода означает, что в одной молекуле воды содержатся два атома водорода и один атом кислорода (индекс 1 не пишется).

3. Одну молекулу вещества (или одну формульную единицу для немолекулярных веществ).

4. Относительную молекулярную массу ($M_r$) вещества, которую можно рассчитать, зная относительные атомные массы ($A_r$) элементов, входящих в его состав.

Ответ: Химическая формула показывает качественный и количественный состав вещества, одну его молекулу (или формульную единицу) и позволяет рассчитать его относительную молекулярную массу.

Полная характеристика сахарозы ($C_{12}H_{22}O_{11}$)

Дано:

Химическая формула сахарозы: $C_{12}H_{22}O_{11}$

Относительные атомные массы (округлённые): $A_r(C) = 12$, $A_r(H) = 1$, $A_r(O) = 16$.

Найти:

1. Качественный и количественный состав сахарозы.

2. Тип вещества.

3. Относительную молекулярную массу $M_r(C_{12}H_{22}O_{11})$.

4. Массовые доли элементов ($w(C)$, $w(H)$, $w(O)$) в сахарозе.

Решение:

1. Качественный состав: вещество состоит из атомов трёх химических элементов — углерода (C), водорода (H) и кислорода (O).

Количественный состав: одна молекула сахарозы содержит 12 атомов углерода, 22 атома водорода и 11 атомов кислорода. Соотношение атомов в молекуле $N(C) : N(H) : N(O) = 12 : 22 : 11$.

2. Тип вещества: сахароза — это сложное органическое вещество, принадлежащее к классу углеводов (дисахаридов).

3. Расчёт относительной молекулярной массы ($M_r$):

$M_r(C_{12}H_{22}O_{11}) = 12 \cdot A_r(C) + 22 \cdot A_r(H) + 11 \cdot A_r(O) = 12 \cdot 12 + 22 \cdot 1 + 11 \cdot 16 = 144 + 22 + 176 = 342$.

4. Расчёт массовых долей элементов ($w$):

Массовая доля элемента вычисляется по формуле: $w(Э) = \frac{n \cdot A_r(Э)}{M_r(вещества)} \cdot 100\%$, где $n$ — число атомов элемента в молекуле.

$w(C) = \frac{12 \cdot 12}{342} \cdot 100\% \approx 42,1\%$

$w(H) = \frac{22 \cdot 1}{342} \cdot 100\% \approx 6,4\%$

$w(O) = \frac{11 \cdot 16}{342} \cdot 100\% \approx 51,5\%$

Ответ: Сахароза ($C_{12}H_{22}O_{11}$) — сложное органическое вещество (углевод), состоящее из углерода, водорода и кислорода. Относительная молекулярная масса равна 342. Массовые доли элементов: $w(C) \approx 42,1\%$, $w(H) \approx 6,4\%$, $w(O) \approx 51,5\%$.

Эссе о важности сахарозы в жизни человека

Сахароза, широко известная как обычный столовый сахар, играет многогранную и значительную роль в жизни человека. Прежде всего, она является одним из ключевых источников энергии для нашего организма. Попадая в пищеварительную систему, сахароза быстро расщепляется на глюкозу и фруктозу, которые всасываются в кровь. Глюкоза — это универсальное "топливо" для клеток, необходимое для всех жизненных процессов: от работы мышц до сложнейшей деятельности мозга, который является её основным потребителем. Таким образом, сахароза обеспечивает нас быстрой энергией, помогая поддерживать активность и работоспособность.

Кроме биологической роли, сахароза незаменима в пищевой промышленности и кулинарии. Её сладкий вкус делает пищу более привлекательной и приятной. Но её функции не ограничиваются подслащиванием. Сахар выступает в роли консерванта в вареньях и джемах, создавая среду, неблагоприятную для развития микроорганизмов. Он влияет на текстуру выпечки, придавая ей мягкость и золотистый цвет, а также используется для создания разнообразных кондитерских изделий — от карамели до кремов.

Однако, несмотря на всю свою важность, сахароза таит в себе и определённые риски. Чрезмерное потребление сахара стало одной из главных проблем современного общества. Оно приводит к избыточному весу и ожирению, увеличивает риск развития сахарного диабета 2-го типа, сердечно-сосудистых заболеваний и кариеса. Поэтому ключевым аспектом является умеренность. Важно понимать разницу между сахаром, естественно содержащимся в фруктах, и добавленным сахаром в обработанных продуктах и напитках.

В заключение можно сказать, что сахароза — это вещество двойственного значения. С одной стороны, это жизненно важный источник энергии и незаменимый компонент в кулинарии, приносящий радость и удовольствие. С другой — её избыток может нанести серьёзный вред здоровью. Поэтому гармоничные отношения с этим веществом, основанные на сбалансированном питании и осознанном потреблении, являются залогом долгой и здоровой жизни человека.

Ответ: Сахароза является важнейшим источником быстрой энергии для организма человека, особенно для мозга, и широко используется в пищевой промышленности как подсластитель и консервант. Однако её чрезмерное потребление связано с серьёзными рисками для здоровья, такими как ожирение, диабет и кариес, что подчёркивает необходимость умеренного и осознанного подхода к её употреблению.