home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Multimedia Chemistry 1 & 2 / Multimedia Chemistry I & II (1996-9-11) [English].img / chem / chapter4.2c < prev    next >
Text File  |  1996-07-26  |  13KB  |  320 lines
  1. à 4.2cèMolar Mass, Moles, Molecules, å Ions
  2. äèPlease determïe ê molar mass ç ê followïg compounds.
  3. âèThe molar mass ç ammonium sulfate,è N: 2x14.01 =è28.02
  4. (NH╣)╖SO╣ is found by addïg ê aëmicèèèèH: 8x1.008 =è 8.064
  5. masses ç ê elements ï ê compound.èèèèS: 1x32.07 =è32.06
  6. Ammonium sulfate has 2 nitrogen aëms,èèèè O: 4x16.00 =è64.00
  7. 8 hydrogen aëms,one sulfur aëm, åèèèèèèèèèèè ───────
  8. 4 oxygen aëms.èCalculation ç ê molarèèèmolar mass = 132.14 g/mol
  9. mass is shown ë ê right:è
  10. éS The molar mass is ê mass ï grams ç one mole ç ê substance.
  11. Various labels are used for ê molar mass ç different classes ç com-
  12. pounds.
  13.  
  14. Let's consider NaCl.èSodium chloride is an ionic substance.èWe know it
  15. is ionic because it conducts electricity ï ê molten (liquid) state.
  16. This reveals that NaCl actually exists as Naó å Clú ions.èThere is no
  17. "NaCl" molecule ï sodium chloride.èThe formula ç an ionic substance
  18. merely gives ê relative numbers ç ions ï ê compound.èIn this case,
  19. êre is one Naó ion for each Clú ion.èNaCl is called ê formula unit.
  20. The one molar mass ç NaCl contaïs one molar mass ç sodium plus one
  21. molar mass ç chlorïe.èThis ëtal mass is 22.99 + 35.45 = 58.44 g/mol.
  22. This molar mass is also called ê "gram formula mass" or just ê
  23. "formula mass".
  24.  
  25. Now let's consider aceëne, C╕H╗O.èAceëne is a molecular substance. 
  26. This compound does not conduct electricity.èThis tells us that êre are
  27. no ions ï aceëne or that it exists as ïdividual molecules.èEach 
  28. molecule has three carbon aëms, six hydrogen aëms, å one oxygen aëm.
  29. Therefore, one mole ç aceëne contaïs three moles ç carbon, six moles
  30. ç hydrogen, å one mole ç oxygen.èThe molar mass ç aceëne is found
  31. by addïg ê masses ç carbon, hydrogen, å oxygen.
  32.     C:è3 x 12.01è= 36.03
  33.     H:è6 xè1.008 =è6.048
  34.     O:è1 x 16.00è= 16.00
  35. èèèèèèèèèèèè ─────
  36. èèèèmolar massèè = 58.08 g/moleè(rounded ë hundredths)
  37.  
  38. The molar mass ç a molecular substance may be called ê gram molecular
  39. mass or simply ê molecular mass.è
  40.  
  41. Regardless ç wheêr ê substance is ionic or molecular, ê molar mass
  42. is obtaïed by addïg ê aëmic masses ç ê elements ï ê substance.
  43.  1èWhat is ê molar mass ç Ba(NO╕)╖?
  44.  
  45.     A) 247.3 g/mol        B) 261.3 g/mol
  46.  
  47.     C) 167.3 g/mol        D) 118.0 g/mol
  48. üèThe molar mass is ê mass ç one mole ç barium nitrate.èOne
  49. mole contaïs one mole ç Ba, two moles ç N, å six moles ç O.
  50. The molar mass is:
  51. èèè    Ba:è 1 x 137.3è=è137.3
  52.     N:èè2 x 14.01è=è 28.02
  53.     O:èè6 x 16.00è=è 96.00
  54. èèèèèèèèèèèèèè──────
  55. èèèèèèèmolar mass =è261.3 g/mol
  56. Ç B
  57.  2èWhat is ê molar mass ç ethyl alcohol, C╖H║OH ?
  58.  
  59.     A) 45.06 g/mol        B) 26.00 g/mol
  60.  
  61.     C) 46.07 g/mol        D) 29.02 g/mol
  62. üèThe molar mass is ê mass ç one mole ç ethyl alcohol.èOne
  63. mole contaïs two moles ç carbon, six moles ç hydrogen, å one mole
  64. ç oxygen.èThe molar mass is:
  65. èèè    C:è 2 x 12.01è =è24.02
  66.     H:è 6 xè1.008è=è 6.048
  67.     O:è 1 x 16.00è=è 16.00
  68. èèèèèèèèèèèèèè──────
  69. èèèèèèèmolar mass =è46.07 g/mol
  70. Ç C
  71.  3èWhat is ê molar mass ç calcium phosphate, Ca╕(PO╣)╖?
  72.  
  73.     A) 310.2 g/mol        B) 279.2 g/mol
  74.  
  75.     C) 87.05 g/mol        D) 522.3 g/mol
  76. üèThe molar mass is ê mass ç one mole ç calcium phosphate.èOne
  77. mole ç calcium phosphate contaïs three moles ç Ca, two moles ç P, å
  78. eight moles ç O.èThe molar masses ç ê elements are êir aëmic
  79. masses ï grams.èThe molar mass is:
  80. èèè    Ca:è 3 x 40.08è=è120.24
  81.     P:èè2 x 30.97è=è 61.94
  82.     O:èè8 x 16.00è=è128.00
  83. èèèèèèèèèèèèèè──────
  84. èèèèèèèmolar mass =è310.18 g/mol
  85. We are only justified ï four significant figures so ê mass should be
  86. reported as 310.2 g/mol.
  87. Ç A
  88. äèPlease fïd ê number ç moles ç ê given compounds or ions.
  89. â How many moles ç acetic acid are ï 15.0 g ç acetic acid,
  90. HC╖H╕O╖?èThe molar mass is ê mass ç one mole ç ê compound å 
  91. provides ê lïk between mass å moles.èThe molar mass ç acetic acid 
  92. is 2(12.01) + 4(1.008) + 2(16.00) = 60.05 g/mol.èThe number ç moles
  93. ï 15.0 g is:
  94. èèèèèèèèèèèèèèè 1 mol HC╖H╕O╖
  95. èè ? mol = 15.0 g HC╖H╕O╖ x ─────────────── = 0.250 mol HC╖H╕O╖
  96. èèèèèèèèèèèèèèè60.05 g HC╖H╕O╖
  97. éSèThe molar mass is ê mass ï grams ç one mole ç ê sub-
  98. stance.èThe molar mass allows us ë ïterrelate ê moles å grams ç a
  99. sample ç ê substance.èIf you are not provided with ê molar mass ç
  100. ê compound, ên you must calculate ê mass.èWe çten calculate moles
  101. from grams å vice versa.
  102.  
  103. To fïd ê number ç moles from ê mass ç ê substance, we divide ê
  104. mass by ê molar mass.èThe number ç moles ç NaCl ï 250. g ç NaCl is
  105.  
  106.      èèèèèèè 1 mol NaCl
  107. èèèè250. g NaCl x ──────────── =è4.28 mol NaCl.
  108. èèèèèèèèèèè58.44 g NaCl
  109.  
  110. The molar mass ç NaCl is 22.99 + 35.45 = 58.44 g/mol.èNotice that ê
  111. gram units cancel, as ï ê oêr problems that we treated via dimen-
  112. sional analysis.
  113.  
  114. To fïd ê mass ç a given number ç moles, we multiple ê number ç
  115. moles by ê molar mass.èThe mass ç 0.800 mol ç NaCl is
  116.  
  117.     èèèèèèèè 58.44 g NaCl
  118. èèèè0.800 mol NaCl x ──────────── = 46.8 g NaCl.
  119. èèèèèèèèèèèèè1 mol NaCl
  120.  
  121. For an ionic substance, we can fïd ê number ç moles ç an ion from
  122. ê number ç moles ç ê compound via its formula.èFor example, ê
  123. formula ç magnesium nitrate is Mg(NO╕)╖.èOne mole ç Mg(NO╕)╖ contaïs
  124. one mole ç Mgìó ions å two moles ç NO╕ú ions.èIf we had 0.300 mol
  125. ç magnesium nitrate, ên êre would be 0.300 mol ç Mgìó ions å
  126. 2 x 0.300 = 0.600 mol ç nitrate ions ï ê sample.
  127.  4èHow many moles ç propane, C╕H╜, are ï 500. g ç propane?
  128.  
  129.     A) 2.20x10Å mol        B) 0.0882 mol
  130.  
  131.     C) 0.114 mol        D) 11.3 mol
  132. üèTo fïd ê number ç moles, we must first know ê molar mass ç
  133. propane.èPropane has 3 carbons å 8 hydrogens so ê molar mass is
  134. 3(12.01) + 8(1.008) = 44.09 g/mol.èThe number ç moles is
  135. èèèèèèèèèèèèèèèèè 1 mol C╕H╜
  136.     ? mol C╕H╜ = 500. g C╕H╜ x ──────────── = 11.3 mol
  137. èèèèèèèèèèèèèèèèè 44.09 g C╕H╜
  138. Ç D
  139.  5èHow many moles ç ammonium sulfate, (NH╣)╖SO╣, are ï 350. g
  140. ç ammonium sulfate?
  141.  
  142.     A) 2.65 mol        B) 0.378 mol
  143.  
  144.     C) 4.63 mol        D) 7.68x10Ä mol
  145. üèTo fïd ê number ç moles, we must first know ê molar mass ç
  146. ammonium sulfate.èAmmonium sulfate has 2 nitrogen aëms, 8 hydrogen
  147. aëms, one sulfur aëm, å 4 oxygen aëms.èThe molar mass is
  148. 2(14.01) + 8(1.008) + 32.06 + 4(16.00) = 132.14 g/mol.èThe number ç
  149. moles is
  150. èèèèèèèèèèèèèèèèèè 1 mol (NH╣)╖SO╣
  151. ? mol (NH╣)╖SO╣ = 350. g (NH╣)╖SO╣x ────────────────── = 2.65 mol
  152. èèèèèèèèèèèèèèèèèè132.14 g (NH╣)╖SO╣
  153. Ç A
  154.  6èWhat is ê mass ç 0.662 mol BaCl╖?
  155.  
  156.     A) 315 g        B) 138 g
  157.  
  158.     C) 3.18x10úÄ g        D) 1.84x10úì g
  159.  
  160. üèTo fïd ê number ç grams from ê number ç moles, we must
  161. first fïd ê molar mass ç BaCl╖.èIts molar mass is 137.3 + 2(35.45)
  162. which equals 208.2 g/mol.èThe number ç grams is
  163.                 208.2 g BaCl╖
  164.     ? g BaCl╖ = 0.662 mol x ───────────── = 138 g BaCl╖
  165. èèèèèèèèèèèèèèèè 1 mol BaCl╖
  166. Ç B
  167.  7èWhat is ê mass ç 0.0848 mol HC╖H╕O╖, acetic acid?
  168.  
  169.     A) 708 g        B) 1.46 g
  170.  
  171.     C) 1.41x10úÄ g        D) 5.09 g
  172.  
  173. üèTo fïd ê number ç grams from ê number ç moles, we must
  174. first fïd ê molar mass ç acetic acid.èThe molar mass ç acetic acid
  175. is 4(1.008) + 2(12.01) + 2(16.00) which equals 60.05 g/mol.èThe number
  176. ç grams is
  177.                 è 60.05 g HC╖H╕O╖
  178.     ? g HC╖H╕O╖ = 0.0848 mol x ─────────────── = 5.09 g HC╖H╕O╖
  179. èèèèèèèèèèèèèèèèèè1 mol HC╖H╕O╖
  180. Ç D 
  181.  8èHow many moles ç chloride ions are ï 55.6 g ç AlCl╕?
  182.  
  183.     A) 0.523 mol Clú    B) 4.71 mol Clú
  184.  
  185.     C) 1.57 mol Clú        D) 1.25 mol Clú
  186. üèThe formula ç this ionic compound shows that êre are three 
  187. moles ç chloride ions ï one mole ç alumïum chloride.èYou need ë
  188. know how many moles ç alumïum chloride êre are ï ê 55.6 grams.
  189. The molar mass provides ê connection between ê mass å moles.
  190. The molar mass ç AlCl╕ is 26.98 + 3(35.45) = 133.33 g/mol.èThe pathway
  191. for solvïg for ê moles ç Clú is g AlCl╕ ──¥ mol AlCl╕ ──¥ mol Clú.
  192.  
  193.              èè1 mol AlCl╕èèè3 mol Clú 
  194. ? mol Clú = 55.6 g AlCl╕ x ────────────── x ─────────── = 1.25 mol Clú
  195. èèèèèèèèèèèèè 133.33 g AlCl╕è 1 mol AlCl╕
  196. Ç D
  197.  9èHow many moles ç nitrate ions are ï 45.0 g ç Mg(NO╕)╖?
  198.  
  199.     A) 0.607 mol        B) 6.59 mol
  200.  
  201.     C) 0.363 molèè    D) 0.303 mol
  202. üèThe formula ç this ionic compound shows that êre are two moles
  203. ç nitrate ions ï one mole ç magnesium nitrate.èWe need ë know how 
  204. many moles ç magnesium nitrate êre are ï ê 45.0 grams.èThe molar
  205. mass provides ê connection between ê mass å moles.èThe molar mass
  206. ç Mg(NO╕)╖ is 24.31 + 2(14.01) + 6(16.00) = 148.33 g/mol.èThe pathway
  207. for solvïg for ê moles ç NO╕ú is g Mg(NO╕)╖ ──¥ mol Mg(NO╕)╖ ──¥
  208. mol NO╕ú.
  209.             èèèè1 mol Mg(NO╕)╖èèè 2 mol NO╕úè
  210. ? mol NO╕ú = 45.0 g Mg(NO╕)╖ x ───────────────── x ──────────────
  211. èèèèèèèèèèèèèèè 148.33 g Mg(NO╕)╖è 1 mol Mg(NO╕)╖
  212.  
  213. ? mol NO╕ú = 0.607 mol 
  214. Ç A
  215. äèPlease fïd ê number ç molecules, aëms, or ions ï ê followïg samples.
  216. âèFïd ê number ç molecules ï 250.0 g ç water.èWe know that
  217. êre are 6.022x10ìÄ molecules ï one mole ç a molecular substance like
  218. water.èWe must fïd ê number ç moles ç water ï 250 g ç water.èThe
  219. molar mass ç water is 2(1.008) + 16.00 = 18.02 g/mol.èThe number ç
  220. molecules isèèèèè1 molèè 6.022x10ìÄ molec
  221. èèèèèèè250 g x ─────── x ──────────────── = 8.35x10ìÅ molec H╖O
  222. èèèèèèèèèèè18.02 gèèèè1 mol 
  223. éSèIn chemical calculations, we frequently convert between grams
  224. å moles, å sometimes we are ïterested ï ê number ç molecules,
  225. aëms, or ions.èAs we mentioned ï ê previous Section 4.1, we perform
  226. this pattern ç conversions agaï å agaï.
  227.                     è ┌─────────┐        ┌─────┐
  228.  ┌─────┐ ÷ molar mass ┌─────┐ x 6.022x10ìÄ │molecules│ chemical │aëms│
  229.  |grams| ============ |moles| ============ |èèorè │ ======== │ orè|
  230.  └─────┘ x molar mass └─────┘ ÷ 6.022x10ìÄ │ formula │ formulaè│ions │
  231.                     è │èunitsè│        └─────┘
  232.                     è └─────────┘
  233. The ëp lïe ïdicates ê pattern from left ë right, å ê botëm
  234. lïe shows ê pattern from right ë left.èWhen you know ê mass ç ê
  235. substance å want ë know ê number ç aëms or ions, you would divide
  236. ê mass by ê molar mass, multiply by Avogadro's number, å fïally
  237. multiply by ê number ç aëms or ion ï a formula unit.
  238.  
  239. If you are given ê number ç aëms or ions ï a substance å want ë
  240. fïd ê number ç grams ç ê substance, you would divide ê number ç
  241. aëms or ions by ê number ç aëms or ions ï one formula unit, divide
  242. by Avogadro's number å multiply by ê molar mass.
  243.  
  244. How many bromide ions are ï 5.00 grams ç FeBr╕?èThe molar mass ç
  245. FeBr╕ is 55.85 + 3(79.90) = 296.5 g/mol.
  246.  
  247. èèèèèèèèèèèèè1 molèè 6.022x10ìÄ FeBr╕ unitsè 3 Brú
  248. ? Brú ions = 5.00g FeBr╕x ─────── x ────────────────────── x ───────
  249. èèèèèèèèèèèèè296.5 gèè 1 molèèèèèèèèè1 FeBr╕
  250.  
  251. ? Brú ions = 3.05x10ìì ions.
  252.  
  253.  
  254. Of course, we can reverse this process.èWhat is ê mass ç 3.3x10îô
  255. molecules ç CO╖?èThe molar mass ç CO╖ is 44.01 g/mol.
  256. èèèèèèèèèèèèèèèè 1 mol CO╖èèèèèè44.01 g CO╖
  257. ? g CO╖ = 3.3x10îô molec CO╖ x ──────────────────── x ───────────
  258. èèèèèèèèèèèèèèè 6.022x10ìÄ molec CO╖èè1 mol CO╖
  259.  
  260. ? g CO╖ = 2.4x10úÅ g CO╖è (or 0.24 mg)
  261.  
  262.  10 How many molecules ç sugar are ï 5.00 g ç sugar, C╢╖H╖╖O╢╢?
  263. The molar mass ç sugar is 342 g/mol.
  264.  
  265.     A) 4.12x10ìÉ molec        B) 8.80x10ìî molec
  266.     
  267.     C) 2.83x10ìÉ molec        D) 1.14x10ìÅ molec
  268. üèFrom ê mass ç ê sugar we can calculate ê number ç moles.
  269. Usïg Avogadro's number with ê number ç moles, permits calculation ç
  270. ê number ç molecules that are ï ê sample.
  271.  
  272. èèèèèèèèèèèè 1 mol sugarè 6.022x10ìÄ molec sugar
  273. ? molec = 5.00 g sugar x ─────────── x ──────────────────────
  274. èèèèèèèèèèèè 342 g sugarèèè 1 mol sugar
  275.  
  276. ? molec sugar = 8.80x10ìî molec
  277. Ç B
  278.  11èHow many ammonium ions are ï 75.0 g (NH╣)╖SO╣?èThe formula
  279. mass ç ammonium sulfate is 132.14 g/mol.
  280.  
  281.     A) 3.42x10ìÄ ions        B) 1.06x10ìÅ ions
  282.  
  283.     C) 2.12x10ìÅ ions        D) 6.84x10ìÄ ions
  284. üèFrom ê mass ç ê ammonium sulfate, we can calculate ê
  285. number ç moles.èThe molar mass states that one mole is 132.15 grams.
  286. Usïg Avogadro's number with ê number ç moles enables us ë fïd ê
  287. number ç formula units ï ê molecules that are ï ê 75.0 g sample.
  288. Each formula units contaïs two ammonium ions.
  289.  
  290. èèèèèèèèèèèèèè 1 mol (NH╣)╖SO╣èè6.022x10ìÄ (NH╣)╖SO╣'s 
  291. ? ions = 75.0g (NH╣)╖SO╣ x ────────────────── x ────────────────────── x
  292. èèèèèèèèèèèèèè132.14 g (NH╣)╖SO╣èè 1 mol (NH╣)╖SO╣
  293.  
  294.                             2 NH╣ó ions
  295.                             ────────────────
  296.                             1 (NH╣)╖SO╣ unit
  297.  
  298. ? NH╣ó ions = 6.84x10ìÄ ions
  299. Ç D
  300.  12èHow many oxygen molecules are ï 200. g ç O╖?
  301.  
  302.     A) 7.71x10ìÆ molec    B) 7.53x10ìÅ molec
  303.  
  304.     C) 3.76x10ìÅ molec    D) 9.64x10ìì molec
  305. üèAvogadro's number is ê number ç molecules ï one mole ç a 
  306. molecular compound like oxygen.èWe need ë determïe ê number ç moles
  307. ç oxygen ï ê 200. grams.èThe molar mass ç oxygen is 2(16.00) =
  308. 32.00 g O╖/mol O╖.èThe number ç molecules is 
  309.  
  310. èèèèèèèèèèèèè1 mol O╖èè6.022x10ìÄ molec O╖
  311. ? molec O╖ = 200. g O╖ x ────────── x ───────────────────
  312. èèèèèèèèèèèè 32.00 g O╖èèèè1 mol O╖
  313.  
  314. ? molec O╖ = 3.76x10ìÅ molec
  315. Ç C
  316.  
  317.  
  318.  
  319.  
  320.