Масова частка елемента в сполуці
~15 хв · 8 розділів · 10 тестових запитань
Частина кар’єрної траєкторії НМТ 2027: 3 обов’язкові + хімія.
Обчислювати масову частку елемента в сполуці за формулою, знаходити масу елемента в заданій масі речовини та порівнювати сполуки за вмістом елемента — ключове вміння для задач НМТ з тем 4.1 і 4.2.
Масова частка елемента в сполуці — це відношення маси цього елемента до маси всієї сполуки. Позначають грецькою літерою ω (омега). Формула для обчислення:
де n — індекс елемента у формулі (кількість атомів цього елемента в одній формульній одиниці), Aᵣ(E) — відносна атомна маса елемента, Mᵣ(сполуки) — відносна молекулярна маса сполуки. Відносні атомні маси беруть із Періодичної системи й округлюють до цілих чисел, як того вимагає інструкція НМТ.
Як обчислити: покроковий приклад
Розгляньмо ферум(III) оксид — Fe₂O₃. Спочатку обчислимо відносну молекулярну масу:
Тепер знайдемо масову частку Феруму:
У відсотках це 0,7 · 100 % = 70 %. Масова частка Оксигену:
Перевірка: сума масових часток
Сума масових часток усіх елементів у сполуці завжди дорівнює 1 (або 100 %). Це дає змогу миттєво перевірити обчислення: 0,7 + 0,3 = 1,0. Якщо сума не дорівнює 1 — десь помилка: неправильно взято індекс, невірно округлено Ar або допущено арифметичну помилку.
Складні сполуки з групами атомів
Коли формула містить дужки, індекс після дужки множить усі атоми всередині. Наприклад, у кальцій гідроксиді Ca(OH)₂ двічі повторюється група OH, тому кількість атомів Оксигену — 2, Гідрогену — 2.
Розгляньмо алюміній сульфат Al₂(SO₄)₃. Індекс 3 після дужки множить усю групу SO₄: Сульфуру — 3 атоми, Оксигену — 3 · 4 = 12 атомів. Алюмінію — 2 атоми. Отже:
Масова частка Алюмінію: ω(Al) = 54 / 342 ≈ 0,158 (15,8 %).
Завжди уважно рахуй атоми в дужках — це одна з найпоширеніших пасток.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Знаючи масову частку елемента в сполуці, можна обчислити, яка маса цього елемента міститься в будь-якій порції речовини. Формула випливає з означення масової частки:
Тобто маса елемента дорівнює добутку маси всього зразка на масову частку цього елемента.
Пряма задача: маса елемента в зразку
Візьмімо той самий Fe₂O₃. Ми вже знаємо, що ω(Fe) = 0,7 (70 %). Скільки грамів Феруму міститься в 320 г ферум(III) оксиду?
Відповідь: 224 г заліза.
Зворотна задача: маса сполуки за відомою масою елемента
Якщо відома маса елемента в зразку, масу самої сполуки знаходять діленням:
Приклад: яка маса Fe₂O₃ містить 56 г Феруму?
Відповідь: 80 г Fe₂O₃.
Розв'язування через кількість речовини (моль)
Той самий результат можна отримати через молярні співвідношення. Один моль Fe₂O₃ має масу 160 г і містить 2 моль атомів Fe, тобто 2 · 56 = 112 г заліза. Складімо пропорцію:
160 г Fe₂O₃ — 112 г Fe
320 г Fe₂O₃ — x г Fe
Відповідь, звісно, та сама. Обидва способи правильні — вибирай той, який зручніший.
Увага: руда з домішками
Якщо в задачі дано масу руди, яка містить домішки, спершу потрібно обчислити масу чистої сполуки (наприклад, через масову частку основного компонента), а вже потім — масу елемента. Це окремий тип задач (тема «Домішки»), але пам'ятай про цю послідовність: спочатку чиста речовина, потім елемент у ній.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
У завданнях можуть запитати, у якій з двох або кількох сполук масова частка певного елемента найбільша (або найменша). Для цього не обов'язково обчислювати всі частки до сотих — достатньо порівняти відношення n·Ar/Mr.
Приклад: Нітроген у добривах
Порівняймо масову частку Нітрогену в амоній нітраті NH₄NO₃ та сечовині (NH₂)₂CO.
Для NH₄NO₃: Mr = 2·14 + 4·1 + 3·16 = 28 + 4 + 48 = 80; n(N) = 2; ω(N) = 28/80 = 0,35 (35 %).
Для (NH₂)₂CO: Mr = 2·14 + 4·1 + 12 + 16 = 28 + 4 + 12 + 16 = 60; n(N) = 2; ω(N) = 28/60 ≈ 0,467 (46,7 %).
Отже, в сечовині масова частка Нітрогену більша (≈ 46,7 % проти 35 %).
Швидкий прийом порівняння
Замість обчислювати ω, можна порівнювати дріб n·Ar/Mr. Ще зручніше: поділити Mr на n·Ar — чим менше це число, тим більша масова частка. Для NH₄NO₃: 80/28 ≈ 2,86; для (NH₂)₂CO: 60/28 ≈ 2,14. 2,14 < 2,86, тому ω(N) більша в сечовині.
Приклад: оксиди Феруму
Порівняймо три оксиди заліза:
Сполука | Mr | n(Fe) | ω(Fe) |
|---|---|---|---|
FeO | 72 | 1 | 56/72 ≈ 77,8 % |
Fe₂O₃ | 160 | 2 | 112/160 = 70 % |
Fe₃O₄ | 232 | 3 | 168/232 ≈ 72,4 % |
Найбільша масова частка Феруму — у FeO (77,8 %), найменша — у Fe₂O₃ (70 %).
Мінеральні добрива
Масова частка поживного елемента (N, P, K) у мінеральних добривах обчислюється за тією самою формулою. Наприклад:
Добриво | Формула | ω(N) |
|---|---|---|
Амоній нітрат | NH₄NO₃ | 35 % |
Амоній сульфат | (NH₄)₂SO₄ | ≈ 21 % |
Калій нітрат | KNO₃ | ≈ 14 % |
Сечовина | (NH₂)₂CO | ≈ 46,7 % |
Серед наведених добрив сечовина має найбільшу масову частку Нітрогену.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Приклад 1. Вибір однієї з чотирьох
Завдання: У якій зі сполук масова частка Нітрогену найбільша?
NH₄NO₃
(NH₂)₂CO
(NH₄)₂SO₄
KNO₃
Розв'язання: Обчислимо Mr і ω(N) для кожної сполуки.
NH₄NO₃: Mr = 2·14 + 4·1 + 3·16 = 80; n(N) = 2; ω(N) = 28/80 = 0,35 (35 %).
(NH₂)₂CO: Mr = 2·14 + 4·1 + 12 + 16 = 60; n(N) = 2; ω(N) = 28/60 ≈ 0,467 (46,7 %).
(NH₄)₂SO₄: Mr = 2·14 + 8·1 + 32 + 4·16 = 132; n(N) = 2; ω(N) = 28/132 ≈ 0,212 (21,2 %).
KNO₃: Mr = 39 + 14 + 3·16 = 101; n(N) = 1; ω(N) = 14/101 ≈ 0,139 (13,9 %).
Відповідь: (NH₂)₂CO (сечовина) — масова частка Нітрогену найбільша, ≈ 46,7 %.
Чому інші варіанти неправильні: NH₄NO₃ дає 35 % — це менше, ніж у сечовині. (NH₄)₂SO₄ містить лише ≈ 21 % N через велику масу сульфатної групи. KNO₃ має лише один атом Нітрогену на велику молекулу, тому ω(N) найменша (≈ 14 %).
Приклад 2. Коротка відповідь (число)
Завдання: Обчисли масову частку Оксигену у Fe₂O₃ у відсотках.
Розв'язання: Mr(Fe₂O₃) = 2·56 + 3·16 = 160. Маса Оксигену в сполуці: 3·16 = 48.
ω(O) = 48 / 160 = 0,3. У відсотках: 0,3 · 100 % = 30 %.
Відповідь: 30.
Приклад 3. Коротка відповідь (число)
Завдання: Обчисли масу Феруму (у грамах) у 320 г Fe₂O₃.
Розв'язання: ω(Fe) у Fe₂O₃ = 112/160 = 0,7. m(Fe) = 320 г · 0,7 = 224 г.
Відповідь: 224.
Приклад 4. Коротка відповідь (число)
Завдання: Обчисли масу Na₂SO₄ (у грамах), у якій міститься 4,6 г Натрію.
Розв'язання: Mr(Na₂SO₄) = 2·23 + 32 + 4·16 = 46 + 32 + 64 = 142. ω(Na) = 46/142.
Маса сполуки: m(Na₂SO₄) = m(Na) / ω(Na) = 4,6 г / (46/142) = 4,6 · 142/46 = 14,2 г.
Відповідь: 14,2.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Брати Ar без множення на кількість атомів у формулі. Наприклад, для Fe₂O₃ пишуть ω(Fe) = 56/160 замість 2·56/160. Це найчастіша помилка. Завжди множ Ar на індекс елемента.
Не враховувати дужки. У сполуці Al₂(SO₄)₃ індекс 3 після дужки множить і Сульфур, і Оксиген. Тому Оксигену — 12 атомів, а не 4. У Ca(OH)₂ — 2 атоми Оксигену, а не 1.
Плутати масову частку елемента з масовою часткою розчиненої речовини. Це різні поняття: ω(елемента) = n·Ar/Mr, а ω(речовини в розчині) = m(речовини)/m(розчину). Не плутай їх у задачах.
Не перевіряти суму масових часток. Після обчислення ω для всіх елементів додай їх — має вийти 1 (або 100 %). Якщо ні, шукай помилку.
Ділити на Mr елемента, а не сполуки. У формулі ω(E) = n·Ar(E)/Mr(сполуки), знаменник — маса всієї сполуки, а не елемента. Помилка «ділити на Ar» дає число, більше за 1, що не має сенсу.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Масову частку елемента в сполуці охоплюють теми 4.1 («Розв'язування задач за хімічними формулами і на виведення формули сполуки») і 4.2 («Вираження кількісного складу розчину (суміші)») програми НМТ з хімії. Такі обчислення можуть бути і в завданні з вибором однієї відповіді (№ 1–18), і в задачі з короткою відповіддю (№ 21–24).
У демонстраційному варіанті НМТ-2026 тему 4.2 представлено завданням 22 (масова частка в насиченому розчині). Неструктуровані задачі 22–24 оцінюють у 0 або 2 бали: якщо відповідь правильна й записана у форматі, якого вимагає завдання, — 2 бали, інакше — 0.
Інструкція до завдань 21–24 нагадує: відносні атомні маси округлюють до одиниць. Періодична система (значення Ar) є в довідкових матеріалах, а формули розрахунків — ні. Тому формулу ω(E) = n·Ar/Mr треба знати напам'ять.
Стратегія виконання
Запиши Mr у стовпчик, додаючи добутки Ar на індекс для кожного елемента. Одразу перевір, чи не забув індекс (особливо в дужках).
Для завдань з вибором відповіді спочатку порівняй сполуки за відношенням n·Ar/Mr — це швидше, ніж обчислювати кожну ω окремо.
Для задач з короткою відповіддю обов'язково перевір суму масових часток (має бути 1 або 100 %).
Якщо в задачі дано масу зразка, спершу знайди ω потрібного елемента, потім помнож на масу зразка.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Чому в масовій частці елемента множать Ar на індекс?
Тому що в одній формульній одиниці сполуки може бути кілька атомів одного елемента. Наприклад, у Fe₂O₃ — два атоми Феруму. Масова частка показує, яку частину маси всієї сполуки становить сумарна маса всіх атомів цього елемента. Якщо не помножити Ar на індекс, ти врахуєш лише один атом, а це неправильно.
Як швидко визначити, у якій сполуці елемента більше?
Порівняй відношення n·Ar/Mr або, ще швидше, поділи Mr на n·Ar. Чим менше отримане число, тим більша масова частка. Наприклад, для NH₄NO₃: 80/28 ≈ 2,86; для (NH₂)₂CO: 60/28 ≈ 2,14. Оскільки 2,14 < 2,86, у сечовині Нітрогену більше. Цей прийом працює завжди, якщо в знаменнику враховано індекс (n·Ar). Лише коли n однакове, можна порівнювати самі Mr.
Що робити, якщо в умові масова частка дана у відсотках?
Переведи відсотки в частку одиниці, поділивши на 100. Наприклад, 35 % = 0,35. Усі формули (m(E) = m(речовини)·ω(E) тощо) працюють з часткою одиниці. Якщо зручніше рахувати з відсотками, пам'ятай: m(E) = m(речовини) · ω(%) / 100 %. Головне — не плутати: 35 % — це 35/100 = 0,35, а не 35.
Чи змінюється ω(E) залежно від маси зразка?
Ні, масова частка елемента в сполуці — це стала величина, яка залежить тільки від хімічної формули. Вона однакова для будь-якої кількості речовини: і в 1 г, і в 1 кг Fe₂O₃ масова частка Феруму становить 70 %. Змінюється лише абсолютна маса елемента (m(E)), але не його частка.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Масова частка елемента: ω(E) = n·Ar(E) / Mr(сполуки). Результат — частка одиниці (0…1) або відсотки (0…100 %).
Сума масових часток усіх елементів у сполуці завжди дорівнює 1 (100 %) — це швидка перевірка правильності обчислень.
Маса елемента в зразку: m(E) = m(речовини) · ω(E). Зворотна задача: m(речовини) = m(E) / ω(E).
Для порівняння сполук за вмістом елемента зіставляй відношення n·Ar/Mr або діли Mr на n·Ar: що менше число, то більша масова частка.
У формулах з дужками індекс після дужки множить усі атоми всередині — рахуй їх уважно.
Створіть безкоштовний акаунт, щоб зробити це. Читання лишається відкритим для всіх.
Перевірте себе на цьому юніті
Спробуйте ці 5 запитань — оберіть відповідь, щоб побачити, чи ви праві й чому. Приєднайтеся, щоб пройти повний тест юніту, який іде в глибину по цьому юніту.
1. Сума масових часток усіх елементів у будь-якій хімічній сполуці дорівнює
2. Масова частка Алюмінію в алюміній сульфаті Al₂(SO₄)₃ приблизно дорівнює
3. У якій з перелічених сполук масова частка Нітрогену найбільша?
4. У якому з оксидів масова частка Феруму найбільша?
5. Яка формула правильно описує масову частку елемента E в хімічній сполуці?
Це лише дрібка самоперевірки — повний тест юніту йде в глибину й використовує всі 10 запитань цього юніта і точно визначає, що вивчати.
Приєднатися, щоб пройти тест