Массовая доля химического элемента в сложном веществе
Атомы слишком лёгкие, чтобы взвешивать их в граммах, поэтому химики сравнивают их с эталоном — так появляются относительная атомная масса и относительная молекулярная масса . А из них одной дробью считается массовая доля элемента — и сразу видно, какая руда богаче железом.

Простые и сложные вещества. Массовая доля элемента | Химия 8 класс · глава 2 из 223:50- 00:001Простые и сложные вещества
- 14:232Массовая доля химического элемента в сложном веществе
аудио-обзор «Массовая доля химического элемента в сложном веществе»17:49- Взвесить атом: зачем нужна «относительная» масса
- Взвесить молекулу: складываем атомы
- Какая часть массы — на один элемент
Металлургам привозят две железные руды: красный железняк и магнитный железняк . В какой из них железа больше? Ни весов, ни лаборатории — только две формулы на бумажке. Как ответить на этот вопрос за две минуты и ни разу не ошибиться?
Объяснять, почему массы атомов и молекул измеряют не в граммах, а в сравнении с массы атома углерода, и находить элемента.
Считать относительную молекулярную массу вещества по его формуле, не забывая умножать на число атомов.
Вычислять массовую долю элемента по формуле вещества в долях и процентах и сравнивать по ней два вещества.
Закон постоянства состава веществ
Относительная атомная масса
Относительная молекулярная масса
Массовая доля химического элемента в соединении
Вычисление относительной молекулярной массы веществ
Вычисление массовой доли химического элемента по формуле соединения
Расчеты по формулам химических соединений
Взвесить атом: зачем нужна «относительная» масса
Масса одного атома углерода — около кг. Двадцать пять нулей после запятой. Считать с такими числами — верный способ ошибиться в каждой второй задаче.
Люди уже сталкивались с такой бедой. Когда не было точных линеек, длину мерили тем, что под рукой: стопой (фут), размахом рук (сажень), тремя ячменными зёрнами, уложенными в ряд (дюйм). Любое измерение — это сравнение с эталоном. Химики поступили так же: выбрали эталон-«зёрнышко» для атомов и стали сравнивать с ним всё остальное.

Эталоном взяли массы атома углерода — это и есть атомная единица массы (а.е.м.). В XIX веке английский химик Дж. Дальтон предложил сравнивать атомы друг с другом и за единицу взял атом водорода; в современной науке единица сравнения — массы атома углерода:
а.е.м. г г.
Отношение массы атома к массы атома углерода называют относительной атомной массой и обозначают .
— относительная атомная масса химического элемента . Это число без единиц: оно показывает, во сколько раз атом тяжелее эталона.
г г , то есть ; .

Представь весы: на одной чаше атом, на другой — крошечные гирьки-эталоны по атома углерода. Сколько гирек уравновесило атом — такова его . Атом водорода уравновешивает одна гирька (), кислорода — шестнадцать (), железа — пятьдесят шесть (). Граммов на весах нет вообще — только «сколько гирек».
Зацепка: A — это АТОМ: показывает относительную массу одного атома элемента .
Учёные определили относительные атомные массы всех химических элементов — их не считают каждый раз, а берут готовыми. В этом уроке нам понадобятся три: , , .
Почему массу в килограммах тоже можно назвать «относительной»?
показать
Почему массу в килограммах тоже можно назвать «относительной»?
Потому что килограмм — это тоже эталон, с которым сравнивают: «5 кг» значит «в пять раз тяжелее эталона килограмма». Любое измерение — сравнение с эталоном, разница только в том, какой эталон выбрали.
Почему именно углерод и именно двенадцатая часть
Дальтон брал за единицу самый лёгкий атом — водород. Позже эталон сменили на атома углерода: эта доля почти равна массе атома водорода (поэтому , а не что-то далёкое от единицы), и старые таблицы не пришлось переписывать заново.
Какую величину используют в современной науке в качестве эталона для сравнения масс атомов (атомную единицу массы)?
Взвесить молекулу: складываем атомы
Та же гирька-эталон подходит и для молекул. Молекула — это несколько атомов, сцепленных вместе, поэтому её масса — просто сумма масс всех атомов, из которых она собрана. Никаких новых таблиц: берём каждого атома из готового списка и складываем.
Относительная молекулярная масса — отношение массы молекулы к части массы атома углерода. Обозначение — .
Каждый атом в молекуле — по своей ; если атомов одного элемента несколько (индекс внизу), его умножаем на число атомов.

Связка воздушных шариков на весах: у каждого шарика своя масса, а весы показывают сумму. Индекс внизу формулы — сколько шариков одного цвета в связке: в два «водородных» шарика по и один «кислородный» на , всего .
Зацепка: M — это МОЛЕКУЛА: собирает относительные массы всех атомов целой молекулы вещества.
Читаем формулу : два атома железа и три атома кислорода.
.
Формула : три атома железа и четыре атома кислорода.
.
Ответ: , . Эти два числа пригодятся в следующей части.
— сложил водород и кислород.
Индекс у водорода — это ДВА атома, и каждый весит : . Индекс всегда умножает своего элемента.
Прикинь в уме: углекислого газа , если , ?
показать
Прикинь в уме: углекислого газа , если , ?
.
Сравните содержание железа в красном железняке () и магнитном железняке (). Где массовая доля железа больше?
Какая часть массы — на один элемент
Теперь главный вопрос урока. Металлургу неважно, сколько «весит молекула» руды, — ему важно, какая часть этой массы приходится на железо, а какая — на бесполезный для него кислород. Вот это «какая часть» и называется массовой долей.
Массовая доля химического элемента в сложном веществе — отношение массы атомов данного элемента, содержащихся в образце вещества, к массе самого образца.
Обозначение — : массовая доля химического элемента . Величина безразмерная (доли единицы) или в процентах (%).
где — число атомов элемента в молекуле (формуле); — относительная атомная масса химического элемента ; — относительная молекулярная масса вещества.
Пицца на восемь кусков: твоя доля — это твои куски, делённые на все куски. Здесь «твои куски» — масса всех атомов нужного элемента в молекуле (), а «вся пицца» — масса молекулы целиком (). Поэтому в числителе — масса части, в знаменателе — масса целого, и дробь никогда не больше единицы: нельзя съесть больше пиццы, чем есть.
Зацепка-самопроверка: ДОЛЯ — это часть целого: масса атомов элемента в числителе, масса всего образца в знаменателе. Опорный порядок действий: для считай умножить на и разделить на ; нужны проценты — умножь результат на .
Считаем знаменатель — массу «всей пиццы»: (уже нашли во второй части).
Считаем числитель — массу «своих кусков»: атомов железа два, ; .
Делим: .
Переводим в проценты: .
Ответ: в красном железняке массы — железо, остальные — кислород.
Знаменатель: .
Числитель: атомов железа три, ; .
, то есть .
Сравниваем: . В магнитном железняке железа больше, хотя кислорода в его формуле тоже больше — четыре атома против трёх.
Ответ: богаче железом магнитный железняк .


в равна — взял железа и разделил на .
Атомов железа в формуле ДВА, значит в числителе , а не . Индекс у элемента — это и есть . Верно: .
Часть не может быть больше целого и не может быть отрицательной: всегда между и (между и ). Получил или — перепутал числитель со знаменателем. А сумма массовых долей всех элементов в веществе равна : в у железа , у кислорода , вместе — ровно .
Прикинь без калькулятора: массовая доля кислорода в воде () — больше или меньше половины?
показать
Прикинь без калькулятора: массовая доля кислорода в воде () — больше или меньше половины?
Гораздо больше: , то есть около . Вода почти вся «сделана» из кислорода по массе, хотя атомов водорода в ней вдвое больше.
Что представляет собой массовая доля химического элемента в сложном веществе согласно определению?
Никаких весов не нужно: массу «всей молекулы» и массу «железа в ней» считают по формуле через относительные массы. Красный железняк : , железа , доля . Магнитный железняк : , железа , доля . В магнитном железняке железа больше — это и есть ответ на вопрос задачи. Заметь: на глаз ответить нельзя — в и кислорода больше, чем в ; выручает только расчёт, и ошибиться в нём можно ровно в одном месте — забыть умножить на число атомов.
Атомы взвешивают не в граммах, а сравнивают с эталоном — массы атома углерода (1 а.е.м.). — во сколько раз атом тяжелее эталона; , , .
— относительная молекулярная масса: сумма всех атомов молекулы, индекс умножает: .
Массовая доля элемента: , в процентах — умножить на .
Самопроверка: всегда от до , сумма долей всех элементов равна ; самая частая ошибка — забыть умножить на число атомов .
Руды: в — , в — ; магнитный железняк богаче железом.
массы атома углерода — эталон, с которым сравнивают массы атомов и молекул.
Отношение массы атома к массы атома углерода.
Отношение массы молекулы к части массы атома углерода; равна сумме всех атомов формулы.
Отношение массы атомов данного элемента, содержащихся в образце вещества, к массе самого образца: .
относительная атомная масса — из таблицы
сумма всех атомов с индексами
массовая доля, результат
- Атомные массы
, , ,
- Умножить
на
- Разделить
результат на , умножить на 100%
- Диапазон
- Сумма долей
всех элементов вещества равна
- Частая ошибка
забыть умножить на индекс
Масса одного атома углерода — около кг: двадцать пять нулей после запятой. Именно чтобы не считать с такими числами, химики придумали сравнивать атомы с эталоном, а не взвешивать в килограммах.
Первым сравнивать атомы друг с другом предложил английский химик Дж. Дальтон в начале XIX века — за единицу он взял самый лёгкий атом, водород. Сегодняшний эталон, атома углерода, почти совпадает с ним: .
Дайте определение массовой доли химического элемента в сложном веществе.
Это отношение массы атомов данного элемента в образце вещества к массе самого образца.
Ученые используют специальную единицу для измерения масс атомов. Чему в современной науке равна одна атомная единица массы ()?
Инфографика

Слайды
Конспектвесь параграф сжатым текстом — для повторения перед контрольнойпоказать целикомсвернуть
Учебное пособие по химии: Простые и сложные вещества, атомно-молекулярное учение и химические расчеты
1. Ключевые концепции и теоретический материал
Атомно-молекулярное учение и физико-химические явления
Основой понимания химических процессов является разграничение микро- и макромира, а также процессов, происходящих с веществами:
- Атомы и молекулы — фундаментальные частицы вещества. Состав и строение веществ определяют их принадлежность к простым или сложным.
- Физические явления — процессы, при которых состав веществ остается неизменным, меняется лишь их агрегатное состояние или форма.
- Примеры: плавление воска, таяние льда, растирание сахара в ступке, кипение и конденсация воды.
- Химические явления (химические реакции) — процессы, в результате которых из одних веществ образуются другие с новыми свойствами.
- Примеры: горение свечи, прокаливание медной проволоки, взаимодействие соды или мела с соляной кислотой, разложение сахара, реакция серной кислоты с хлоридом бария, получение и разложение гидроксида меди (II) при нагревании, взаимодействие железа с раствором соли меди (II).
- Классификация химических реакций: реакции соединения, разложения, замещения и обмена.
- Закон сохранения массы веществ: масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, получившихся в результате реакции.
Относительная атомная и относительная молекулярная массы
Поскольку реальные массы атомов чрезвычайно малы (например, масса одного атома углерода составляет около или ), в химических расчетах используются относительные величины.
- Атомная единица массы (а.е.м.): эталон измерения, равный части массы атома углерода.
- История эталона: В начале XIX века английский химик Джон Дальтон предложил сравнивать массы атомов с массой атома водорода. В современной науке стандартом служит массы атома углерода.
- Относительная атомная масса (): безразмерная величина, показывающая, во сколько раз масса атома данного элемента больше массы атома углерода.
- Примеры: ; .
- Относительная молекулярная масса (): отношение массы молекулы к массы атома углерода. Рассчитывается как сумма относительных атомных масс всех атомов, входящих в состав молекулы.
- Пример расчета для воды ():
Массовая доля химического элемента в сложном веществе
Массовая доля химического элемента в сложном веществе () — это отношение массы атомов данного элемента, содержащихся в образце вещества, к общей массе самого образца.
- Формула расчета (в долях единицы):
- Формула расчета (в процентах): Где:
- — массовая доля элемента ;
- — число атомов элемента в молекуле (формуле);
- — относительная атомная масса элемента ;
- — относительная молекулярная масса всего вещества.
Практическое применение: Сравнение железосодержащих руд
Для промышленного получения чугуна используются красный железняк (, гематит) и магнитный железняк (, магнетит). Определение наиболее эффективного сырья проводится путем расчета массовой доли железа:
- Красный железняк ():
- Магнитный железняк ():
- Расчет показывает, что
- Вывод: Содержание железа в магнитном железняке () выше, чем в красном железняке ().
Валентность
Валентность отражает способность атомов химических элементов соединяться с определенным числом других атомов.
- История открытия: Понятие «соединительная сила» было введено в 1858 году английским химиком Эдуардом Франклендом (член Лондонского королевского общества). Позже этот термин был заменен на «валентность».
- Границы значений валентности:
- Минимальное значение (0): характерно для атомов инертных (благородных) газов — гелия (), неона (), аргона ().
- В бинарных соединениях с водородом: валентность атомов второго элемента не может быть больше 4.
2. Вопросы для проверки знаний с краткими ответами
- Вопрос: Что представляет собой атомная единица массы (а.е.м.) и каково ее значение в граммах?
- Ответ: Атомная единица массы — это часть массы атома углерода. Она равна .
- Вопрос: Какой ученый впервые предложил сравнивать массы атомов элементов с массой атома водорода?
- Ответ: Английский химик Джон Дальтон в начале XIX века.
- Вопрос: Назовите имя ученого, введшего понятие «соединительная сила», и год этого открытия.
- Ответ: Эдуард Франкленд в 1858 году.
- Вопрос: Какое значение валентности имеют атомы благородных газов (гелия, неона, аргона)?
- Ответ: Минимальное значение валентности, равное 0.
- Вопрос: Какова предельная (максимальная) валентность элемента в его бинарном соединении с водородом?
- Ответ: Валентность не может превышать 4.
- Вопрос: Чему равна относительная молекулярная масса гематита ()?
- Ответ: .
- Вопрос: В какой руде — гематите () или магнетите () — массовая доля железа выше и какова она в гематите?
- Ответ: Содержание железа выше в магнетите (). В гематите массовая доля железа составляет .
- Вопрос: К какому типу явлений (физическим или химическим) относятся прокаливание медной проволоки и растирание сахара в ступке?
- Ответ: Прокаливание медной проволоки — химическое явление; растирание сахара в ступке — физическое явление.
- Вопрос: В каких единицах выражается массовая доля химического элемента?
- Ответ: Это безразмерная величина (выражается в долях единицы) либо в процентах ().
- Вопрос: Может ли массовая доля элемента в соединении принимать значения меньше 0 или больше 1 (100%)?
- Ответ: Нет, не может, так как масса части вещества не может быть отрицательной или превышать массу всего образца.
3. Темы для развернутых эссе и дискуссий
- Эволюция эталонов массы в химии: от водородной единицы Дальтона к углеродной единице.
- Направление анализа: Рассмотрение причин, побудивших химиков XIX века ввести относительные единицы измерения масс. Сравнение подхода Дж. Дальтона с современным стандартом ( массы атома углерода). Объяснение необходимости использования а.е.м. с точки зрения абсолютных масс атомов.
- Массовая доля элемента как экономический и технологический критерий в промышленности.
- Направление анализа: Рассмотрение практических расчетов массовой доли элемента на примере железных руд (гематита и магнетита ). Объяснение того, как теоретические химические вычисления помогают обосновать выбор сырья для промышленного производства металлов (чугуна).
- Разграничение физических и химических процессов на микро- и макроуровнях.
- Направление анализа: Анализ экспериментальных признаков химических реакций (на примере горения свечи, взаимодействия соды с кислотой, выпадения осадка ) и их сравнение с физическими явлениями (плавление, конденсация). Объяснение сути этих процессов с позиции атомно-молекулярного учения.
- История развития понятия валентности и ее роль в составлении химических формул.
- Направление анализа: Вклад Эдуарда Франкленда («соединительная сила», 1858 г.). Специфика валентности элементов в бинарных водородных соединениях и нулевой валентности благородных газов.
4. Глоссарий ключевых терминов
- Атомная единица массы (а.е.м.) — Единица измерения массы атомов и молекул, равная части массы атома углерода ().
- Валентность — Способность атома химического элемента соединяться с определенным числом других атомов (понятие развилось из «соединительной силы» Э. Франкленда).
- Закон сохранения массы веществ — Закономерность, согласно которой масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе образовавшихся веществ.
- Массовая доля элемента () — Отношение массы атомов данного элемента в образце вещества к общей массе этого образца. Выражается в долях единицы или процентах.
- Относительная атомная масса () — Безразмерная величина, равная отношению массы атома элемента к массы атома углерода.
- Относительная молекулярная масса () — Безразмерная величина, равная отношению массы молекулы вещества к массы атома углерода. Рассчитывается как сумма всех атомов в молекуле.
- Соединительная сила — Исторический термин, введенный Эдуардом Франклендом в 1858 году, который позднее стал называться валентностью.
- Физические явления — Явления, при которых не происходит превращения одних веществ в другие (меняется лишь агрегатное состояние, форма или размер).
- Химические явления (реакции) — Явления, в результате которых из одних веществ образуются новые вещества с другими физическими и химическими свойствами.
Таблица понятийтермин, определение и пример в одном местепоказать целикомсвернуть
| Термин | Определение | Пример |
|---|---|---|
| Массовая доля химического элемента ( w ) | Отношение массы атомов данного элемента в веществе к относительной молекулярной массе всего вещества. Рассчитывается по формуле: , где n — число атомов элемента. Выражается в долях единицы или процентах. | Для Fe_2O_3 : или 70\% ). Для H_2O : . |
| Относительная молекулярная масса ( Mr ) | Безразмерная физическая величина, равная отношению массы молекулы вещества к 1/12 части массы атома углерода. Рассчитывается как сумма относительных атомных масс всех атомов, входящих в состав молекулы, с учётом их количества. | . |
| Относительная атомная масса ( Ar ) | Безразмерная физическая величина, показывающая, во сколько раз масса атома данного химического элемента больше 1/12 части массы атома углерода. | ; Ar(C) = 12 ; Ar(O) = 16 . |














