В задачах по химии не так уж много разнообразия, не то что по физике. Минимум формул, которые нужно запомнить. Максимум привязки к таблице Менделеева. Зная букву элемента в таблице Менделеева, мы уже многое можем найти об этом элементе и веществе, которое оно образует. Все различие только в записи химических реакций.

Если нам известен элемент, мы можем найти его относительную атомную массу Аr, она написана под каждым элементом в таблице Менделеева. Обычно округляют до целого или до десятых. Измеряется в атомных единицах массы . 1 а.е.м -  это вес `1/12` атома углерода. 

Например, относительная атомная масса водорода Аr(H) = 1 а.е.м; кислорода Аr(О) = 16 а.е.м

Атомы в жизни не существуют сами по себе, они стремятся объединиться в молекулы. В одной молекуле может быть несколько атомов. Сколько этих атомов, показывает индекс - цифра справа внизу при записи формулы. Индексчисло атомов, которые входят в состав молекулы. Качественный и количественный состав молекулы отражает молекулярная формула вещества.

Например, О2  - молекула газа кислорода, она состоит из двух атомов кислорода; Н2О - молекула воды, она состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода.

Относительную массу каждого атома находить умеем (Аr), а если сложить все атомные массы элементов в составе молекулы с учетом индекса, получим относительную молекулярную массу Мr. Измеряется так же в атомных единицах массы.

Например, относительная молекулярная масса газообразного кислорода Мr(О2) = Аr(O) * 2 = 16 * 2 = 32 а.е.м;  воды Мr(Н2О) = Аr(Н) * 2 + Аr(O) = 1 * 2 + 16 = 18 а.е.м

Но а.е.м - очень очень маленькие величины, а хотелось бы для удобства пересчитать в привычные нам граммы. Ученые экспериментальным путем выяснили, что если взять 6,02214082(11) · 1023  штук молекул любого вещества, то цифры молекулярной массы и массы в граммах этой кучки молекул будут совпадать. Это число назвали эн Авогадро: NA = 6,02 · 1023 моль−1, а это количество частиц (молекул, ионов...) для краткости стали называть 1 моль

Видим 1 моль - значит число молекул N = 6,02 · 1023 . Видим 2 моль - это N = 6,02 · 1023 * 2 = 12,04· 1023 штук молекул.

Количество молей называется количеством вещества n. Измеряется в моль.

`n=N/N_А`, где N - общее число молекул

Если N = 12,04· 1023 моль-1 , делим его на NА и получаем количество моль = 2.

В химической реакции количество моль отражает коэффициент перед молекулой. 

Например, в реакции железа с газообразным хлором 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3    железо взаимодействую с хлором в соотношении 2:3.
`(n(Fe))/(n(Cl_2)) = 2/3` ;  `(n(Cl_2))/(n(FeCl_3)) = 3/2`

А саму массу одного моля вещества, назвали молярной массой и обозначили М. Измеряется в г/моль.

Молекула - молекулярная масса, моль - молярная масса. Они равны по значению, только первая измеряется в а.е.м, а вторая в г/моль.

Зная молярную массу и количество вещества, можно найти фактическую массу вещества в граммах - она обозначается маленькой буквой m .

`n=m/M`   ⇒   `m=n*M`

Всегда можем узнать атомную массу вещества Аr по таблице Менделеева - находим молекулярную Мr,
знаем молекулярную Мr - находим молярную М,
знаем количество вещества n - находим массу в граммах m;
знаем массу в граммах m - находим количество вещества n.

Количество веществ n еще можно выразить через объем. 

Закон Авогадро: при одинаковых температурах и давлении равные объёмы газов содержат одинаковое количество молекул. Молярный объем любого газа при нормальных условиях равен Vm=22,4 дм3/моль.

`n=V/(Vm)`

Но это все было о чистых веществах, а в химии чаще мы имеем дело с растворами. 

Растворимость (коэффициент растворимости) S - максимально возможное число граммов вещества, которое может раствориться в 100 г растворителя (например, воды).

`S=(m_(р.в)*100)/(m_(р-ля))`

Отношение массы растворенного вещества к массе раствора - массовая доля растворенного вещества. Измеряется в долях единицы или переводится в проценты.

`ω(р.в.)=(m_(р.в.))/(m_(р-ра))`

Часто в условии задачи дана не масса, а плотность и объем раствора. Тогда массу находим по формуле:

`m=p*V`

Примеры решения задач

Что нужно помнить: у вас всегда перед глазами таблица Менделеева, а значит для любого вещества вы рассчитаете молярную массу M!

1. Вычислите массу и количество образовавшегося вещества, если в реакцию с водородом вступило 4 грамма кислорода.

Обязательно пишите Дано, так вы определитесь, какие величины вам известны.

Дано:
m(О2) = 4 г
m(Н2О) - ?
n(Н2О) - ?

Решение:
Запишем уравнение реакции
          4 г
2 + О2 = 2Н2О

Всегда можно сразу найти молярные массы нужных соединений. Помните, что в подсчете молярной массы всегда участвуют индексы, а коэффициенты НЕ участвуют:
Мr(О2) = 16 * 2 = 32 а.е.м ⇒ М(О2) = 32 г/моль
Мr(Н2О) = 1 * 2 + 16 = 18 а.е.м   ⇒
М(Н2О) = 18 г/моль

Теперь нам известна для кислорода фактическая масса m и молярная масса Мr, значит можем узнать количество по формуле `n=m/M`
`n(О_2)=4/32=0,125` моль

В реакции количество кислорода и воды соотносятся как из коэффициенты 1:2
2 + 1О2 = 2Н2О
`(n(О_2))/(n(Н_2О))=1/2`, n(О2) мы уже нашли, подставляем:
`(0,125)/(n(Н_2О))=1/2`
n(Н2О) = 0,125 * 2 = 0,25 моль

Теперь уже и для воды известно количество n и молярная масса М, значит можем узнать фактическую массу m по формуле `m=n*M`:
`m(Н_2О)=0,25*18=4,5` г

Ответ: n(Н2О) = 0,25 моль; m(Н2О) = 4,5 г

2. По уравнению реакции Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O рассчитайте, какую массу железа можно получить, если в реакцию вступило 6 моль водорода.

Дано:
n(Н2) = 6 моль
m(Fe) - ?

Решение:
Fe2O3 + 3H2 → 2Fe + 3H2O
Чтобы узнать массу железа, нужно знать его количество вещества n. Получим  n из уравнения реакции.

Количество водорода относится к количеству железа как 3:2, то есть
`(n(Н_2))/(n(Fe))=3/2`,
n(Н2) известно по условию, подставляем:
`6/(n(Fe))=3/2`
`n(Fe)=(6*2)/3=4` моль

Раз известно количество вещества, всегда можем найти массу m по формуле `m=n*M`, а М легко находим через Мr:

Мr(Fe) = 56 а.е.м ⇒ М(Fe) = 56 г/моль
m(Fe) = 4 * 56 = 224 г

Ответ: 224 г.

3. Какую массу имеют 44,8 л при н.у. угарного газа?

Дано:
V(CO) = 44,8 л
m(CO) - ?

Решение:
Чтобы найти массу угарного газа, нужно знать количество вещества n и молярную массу М (ее мы можем найти всегда через таблицу Менделеева).
Объем V нам дан, молярный объем - это величина постоянная (Vm=22,4 дм3/моль), 1 л = 1 дм3 , значит можем найти количество вещества `n=V/(Vm)`
`n=(44,8)/(22,4)=2` моль

Посчитаем молярную массу М:
молекулярная масса Mr(CO) = Ar(C) + Ar(O) = 12 + 16 = 28 а.е.м , следовательно
молярная масса M(CO) = 28 г/моль

`m=n*M`
`m(CO)=2*28=56` г

Ответ: 56 г.

4. Какую массу имеют 3,01 * 1024 молекул углекислого газа?

Дано:
N = 3,01 * 1024 моль-1 
m(CO2)  - ?

Решение:
Чтобы найти m, надо знать количество вещества n и молярную массу М.

Видим общее число молекул N, знаем константу NA=6,02*1023, можем найти количество вещества `n=N/N_А`
`n=(3,01 * 10^24 )/(6,02*10^23)=5` моль

Молярную массу можем рассчитать всегда независимо от цифр задачи:
Mr(CO2) = 12 + 16*2 = 44 а.е.м, значит
М(CO2) = 44 г/моль

`m=n*M`
`m(CO_2)=5*44=220` г

Ответ: 220 г.

5. Сколько молекул хлора содержится в 284 г его?

m(Cl2)=284 г
N(Cl2) - ?

Решение:
Про N знаем формулу `n=N/N_А`, откуда N = n * NА , а n можем узнать через массу:  `n=m/M`

Молярную массу М можем посчитать всегда, независимо от чисел в задаче:
Mr(Cl2) = 35,5 * 2 = 71 а.е.м, значит
M(Cl2) =  71 г/моль

Подставляем М в формулу, находим количество вещества:
`n=m/M=284/71=4` моль

Зная количество вещества и то, что в 1 моле 6,02 * 1023 частиц, найдем общее число частиц:
N = n * NА = 4 * 6,02 * 1023 = 24,08 * 1023 частиц

Ответ: 24,08 * 1023

Задачи про растворы

1. Определите объем раствора серной кислоты с массовой долей 0,85 и плотностью 1,78 г/мл, необходимый для приготовления 250 мл раствора серной кислоты с массовой долей 0,12 и плотностью 1,08 г/мл.

Дано:
ω1 = 0,85
ƥ= 1,78 г/мл
V2 = 250 мл
ω2 = 0,12
ƥ= 1,08 г/мл
V(р-ра)1 - ?

Решение:
Что делаем? Берем довольно концентрированный раствор №1, разбавляем водой и получаем менее концентрированный раствор №2.
Поскольку даны объем и плотность, а нам для дальнейших вычислений нужна масса, пересчитаем в m.
m(р-ра)2 = V2 * ƥ2 = 250 * 1,08 = 270 г

Массовая доля в-ва `ω(р.в.)=(m_(р.в.))/(m_(р-ра))` , отсюда
`m_(р.в.)=ω(р.в.)*m_(р-ра)`
m(р.в) = 0,12 * 270 = 32,4 г  - это масса чистой серной кислоты, она одинакова в обеих растворах, поскольку кислоты мы не добавляли, а добавили только воды.

Из той же формулы с массовой долей ω просчитаем массу первого, исходного раствора:
`m_(р-ра)=(m_(р.в.))/(ω(р.в.))`
m(р-ра)1 = 32,4 : 0,85 = 38,12г

`m=ƥ*V` , отсюда 
`V=m/ƥ`
V(р-ра)1 = 38,12 : 1,78 = 21,41мл

Ответ: 21,41 мл

2. Определите массовую долю раствора, полученного при смешивании 100 мл 12% раствора гидроксида натрия (ƥ=1,13 г/мл) и 50 мл 40% раствора гидроксида натрия (ƥ=1,43 г/мл).


Что сделали? Слили 2 раствора и получили третий.

m1 (р-ра) = V * p = 100 * 1,13 = 113 г
m1 (NaOH) = m * ω(NaOH) = 113 * 0,12 = 13,56 г - масса растворенного вещества в первом растворе

m2 (р-ра) = V*p = 50*1,43 = 71,5 г
m2 (NaOH) = m * ω(NaOH) = 71,5*0,4 = 28,6 г - масса растворенного вещества во втором растворе

Находим массу полученного раствора и растворенного вещества NaOH.
m3 (р-ра) = m1 + m2 = 113 + 71,5 = 184,5 г
m3 (NaOH) = m1 + m2 = 13,56 + 28,6 = 42,16 г
`ω(NaOH) = (m_(NaOH))/(m_(р-ра))` = 42,16 : 184,5 = 0,229

Ответ: 0,229 или 22,9%.

3. К 20 г раствора, содержащего 5% сульфата меди (II), добавили гидроксид натрия. Вычислите массу образовавшегося осадка.

Ответ:

 Дано:
`m("р-ра") = 20 г`
`ω(CuSO_4) = 5%`
`m(Cu(OH)_2) = ?`
Решение
`CuSO_4 + 2NaOH = Na_2SO_4 + Cu(OH)_2"↓"`
`m(CuSO_4) = (ω(CuSO_4)*m("р-ра"))/100 = (5*20)/100 = 1 г`
`n(CuSO_4) = (m(CuSO_4))/(M(CuSO_4)) = 1/160 = 0.00625" моль"`
`n(Cu(OH)_2) = n(CuSO_4) = 0.00625" моль"`
`m(Cu(OH)_2) = n(Cu(OH)_2)*M(Cu(OH)_2) = 0.00625*98 = 0.6125 г`

Ответ: `m(Cu(OH)_2) = 0.6125 г`.

Многие задачи можно решить просто логически, не по формулам, а пропорциями. Но эта статья для тех, кто не понимает химию, следовательно, не может в ней мыслить логически :)