Первоначальные химические понятия. Атомно-молекулярное учение. Химические формулы

Основные химические понятия · Тема 1 / 35

Первоначальные химические понятия. Атомно-молекулярное учение. Химические формулы

Этот урок проведём на даче на Апшероне: бабушка гонит розовую воду из лепестков, дедушка подкармливает розы удобрением, а вечером на кухне мы испытываем соду с уксусом в закрытой бутылке на весах. В этих событиях мы увидим первые понятия химии — вещество и смесь, физическое и химическое явление, элемент и аллотропию, относительную массу и массовую долю, — изучим два основных закона химии и решим задания ГЭЦ.

≈ 45 минутГлав: 5Заданий ГЭЦ: 4материал 7–8 классов

После урока ты сможешь

• распознавать вещества по свойствам и определять их агрегатное состояние при н. у.;
• отличать чистое вещество от смеси и выбирать способ разделения смеси;
• различать физические и химические явления, простые и сложные вещества, аллотропию;
• вычислять Mᵣ, массовую долю элемента и массовое отношение;
• применять законы сохранения массы и постоянства состава и выводить формулы.

Перед началом вспомни

• Из физики: масса, объём, плотность, температура.
• Из математики: проценты, отношения и пропорции, сокращение дробей.
• Символы самых распространённых элементов: H, C, N, O, Na, S, Cl, Fe, Cu.

Содержание

1. ВведениеСитуация: во дворе гонят розовую водуистория и предположение
2. Глава 1Предмет химии. Вещества и их свойстватело и вещество, свойства, агрегатное состояние, н. у.
3. Глава 2Чистые вещества и смеси. Разделение смесейоднородные и неоднородные смеси, способы разделения, перегонка
4. Глава 3Физические и химические явления. Элемент, простые и сложные вещества. Аллотропияпризнаки реакции, атом и молекула, элемент, аллотропия
5. Глава 4Относительная атомная и молекулярная масса. Массовая доляа. е. м., Aᵣ и Mᵣ, массовая доля и массовое отношение
6. Глава 5Вывод формул. Законы постоянства состава и сохранения массыдва закона, кристаллогидраты, вывод формулы
7. ИтогиЗапомникраткий итог и типичные ошибки
8. ИтогиСамостоятельная работазаданий: 6, от простых к сложным

Введение

Ситуация: во дворе гонят розовую воду

История

Воскресное майское утро, дача на Апшероне. Ученик 11 класса готовится к экзамену ГЭЦ, но сегодня помогает бабушке: во дворе расцвели розы, и бабушка гонит розовую воду (гюльаб). Она наливает в медный котёл воду, наполняет его лепестками, плотно закрывает крышку и разжигает очаг. Труба из крышки проходит через бочку с холодной водой, а из краника внизу бочки в стеклянную бутылку по капле стекает прозрачная душистая жидкость.

Ученик размышляет: в котле всё перемешано — лепестки, вода, краска, а в бутылку капает чистая на вид жидкость. Что такое розовая вода — просто вода или что-то другое? Образуется ли в котле новое вещество, или бабушка просто что-то от чего-то отделяет?

Котёл кипит на очаге, пар охлаждается в змеевике внутри бочки, превращается в жидкость и капает в бутылку.Сначала предположи

Как ты думаешь, что такое розовая вода, капающая в бутылку? Ответ найдём во 2-й главе.

Бабушкина «кухонная технология» ведёт к первым вопросам химии: что такое вещество, что такое смесь, как её разделяют, при каком явлении возникает новое вещество? В этом уроке мы пройдём путь от свойств веществ к атомам и молекулам, элементам, относительным массам и двум основным законам химии. Помогут нам и дедушкино удобрение, и вечерний опыт на кухне.

Глава 1

Предмет химии. Вещества и их свойства

Всё вокруг нас — котёл, бутылка, вода, воздух, лепесток — это физические тела. Тела состоят из веществ: котёл — из меди, бутылка — из стекла, лепесток — из разных органических веществ. Из одного вещества можно сделать разные тела (медный котёл, медная проволока), а одно и то же тело — из разных веществ (стеклянная или пластиковая бутылка).

Предмет химии

Химия — наука о веществах, их составе, строении, свойствах и превращениях друг в друга, а также о законах этих превращений.

Чтобы узнать вещество, смотрят на его физические свойства: агрегатное состояние (твёрдое, жидкое, газ), цвет, запах, блеск, плотность (ρ = m/V), температуры плавления и кипения, растворимость в воде, тепло- и электропроводность. Например, медь — красноватый блестящий твёрдый металл, хорошо проводящий ток (tпл = 1083 °C); вода — бесцветная жидкость без запаха (tпл = 0 °C, tкип = 100 °C, ρ = 1 г/мл). В лаборатории вещества никогда не пробуют на вкус, а запах определяют осторожно, направляя воздух к себе движением руки.

Агрегатное состояние зависит от того, как расположены частицы и насколько сильно они притягиваются. Нагреем лёд и проследим за молекулами воды.

Анимация · лёд → вода → парВ твёрдом веществе молекулы колеблются на местах, в жидкости скользят друг по другу, в газе удаляются друг от друга и занимают весь объём сосуда. При плавлении и кипении температура не меняется: теплота уходит на разделение молекул.Нормальные условия

Нормальные условия (н. у.) — температура 0 °C (273 K) и давление 101,3 кПа. Состояние вещества при н. у. определяют его температуры плавления и кипения: tкип < 0 °C — газ; tпл < 0 °C < tкип — жидкость; tпл > 0 °C — твёрдое.

Пример 1

В каком состоянии при н. у. находятся аммиак (tпл = −78 °C, tкип = −33 °C), бром (−7 °C; 59 °C), этанол (−114 °C; 78 °C) и поваренная соль (801 °C; 1465 °C)?

1. Аммиак: tкип = −33 °C < 0 °C — при 0 °C он уже выкипел, это газ.Почему так?

   Выше температуры кипения вещество находится в газообразном состоянии.

2. Бром и этанол: tпл < 0 °C < tкип — оба жидкости.
3. Поваренная соль: tпл = 801 °C > 0 °C — твёрдое вещество.Почему так?

   NaCl построен из ионов, притяжение между ионами очень сильное — ионные соединения в обычных условиях всегда твёрдые.

4. Ответ: NH₃ — газ; Br₂ и C₂H₅OH — жидкости; NaCl — твёрдое вещество.

Как запомнить правило: вещества из маленьких молекул (H₂, O₂, N₂, Cl₂, HCl, H₂S, CO, CO₂, NH₃, CH₄, C₂H₄, C₂H₂) при н. у. обычно газы; ионные соединения (соли, оксиды металлов, гидриды металлов вроде NaH, CaH₂) и вещества с атомной кристаллической решёткой (алмаз, SiO₂) — твёрдые.

Так спрашивают на экзаменеГЭЦ · 12.07.2026

Какие вещества находятся в газообразном состоянии (н. у.)?

Рисунок меняется вместе с шагами.

1. Н. у. — 0 °C и 101,3 кПа. Вещество с температурой кипения ниже 0 °C при н. у. — газ.Почему так?

   Поэтому в каждом варианте проверяем состояние обоих веществ: верная пара должна состоять только из газов.

2. Твёрдые: CuO (оксид металла), CaH₂ и LiH (гидриды металлов — ионные соединения), SiO₂ (атомная решётка — песок, кварц). Газы: H₂S, C₂H₄, CO₂, NH₃, CH₄ — маленькие молекулы.Почему так?

   Ионы и атомная решётка удерживаются очень прочно — такие вещества плавятся при сотнях градусов. Между маленькими молекулами притяжение слабое.

3. Единственная пара, где оба вещества — газы, это вариант C: CO₂ и NH₃. Внимание: в пояснении ГЭЦ не упомянуты H₂S, C₂H₄ и CH₄, но они тоже газы — просто в их паре есть твёрдое вещество.
4. Ответ: CO₂, NH₃ (вариант C).

Официальное пояснение ГЭЦ (12.07.2026)

LiH, SiO₂, CaH₂, CuO — твёрдые вещества а CO₂ и NH₃ находятся в газообразном состоянии …Источник: пояснение ГЭЦ (перевод с азербайджанского) — 12.07.2026, I группа специальностей (PDF)

Проверь себя

Масса куска алюминия объёмом 25 см³ равна 67,5 г. Какова плотность алюминия в г/см³?

ρ = m/V = 67,5/25.

Глава 2

Чистые вещества и смеси. Разделение смесей

В природе вещества чаще встречаются в виде смесей: воздух, морская вода, нефть, почва, молоко, розовая вода. Чистое вещество состоит из одного вещества и имеет постоянные свойства: дистиллированная вода всегда замерзает при 0 °C и кипит при 100 °C. Смесь состоит из двух и более веществ; её состав может быть любым, а вещества в смеси сохраняют свои свойства: солёная вода солёная на вкус, железные опилки и в песке притягиваются магнитом.

Неоднородные и однородные смеси

В неоднородной (гетерогенной) смеси граница между компонентами видна глазом или в микроскоп: песок + вода, масло + вода, порошки железа и серы. В однородной (гомогенной) смеси границы не видно: соль + вода, спирт + вода, воздух, розовая вода. Массовая доля компонента смеси: ω = m(компонента) / m(смеси) · 100 %.

Для разделения смеси используют различия в физических свойствах компонентов. Основные способы:

Способ	На чём основан	Пример
отстаивание	разница плотностей, нерастворимость	песок + вода; масло + вода в делительной воронке
фильтрование	размер частиц: твёрдое остаётся на фильтре	песок + вода, мел + вода
действие магнита	магнитные свойства	железные опилки + сера
выпаривание, кристаллизация	твёрдое вещество нелетуче	соль + вода (соль остаётся)
дистилляция (перегонка)	разница температур кипения	спирт + вода, фракции нефти, розовая вода
хроматография	различная адсорбция	смесь красителей

Пример 2

Как разделить смесь поваренной соли, песка и железных опилок?

1. Сначала магнитом извлекаем железные опилки.Почему так?

   Только железо притягивается магнитом — остальные вещества не затрагиваем.

2. Оставшуюся смесь высыпаем в воду и перемешиваем: соль растворяется, песок — нет.
3. Фильтруем: песок остаётся на фильтре, раствор соли проходит через него.Почему так?

   Поры фильтра больше ионов и молекул воды, но меньше песчинок.

4. Фильтрат выпариваем: вода испаряется, остаются кристаллы соли.
5. Ответ: магнит → растворение → фильтрование → выпаривание.

Однородные жидкие смеси — например, спирт и воду — фильтр не разделит. Их разделяют по разнице температур кипения: смесь нагревают, а пар вещества, которое закипает первым, снова превращают в жидкость в холодильнике. Бабушкина установка устроена именно так.

Анимация · перегонка: этанол + водаНа схеме процесс упрощён: температура держится на 78 °C, пока кипит и отгоняется этанол; когда он закончится, температура поднимается до 100 °C и отгоняется вода. В реальном опыте разделение неполное: перегонкой можно получить не более чем примерно 96-процентный спирт — остаток воды кипит вместе с ним.История

Вопрос о розовой воде. В лепестках роз есть летучие душистые вещества (эфирные масла). Когда котёл кипит, они испаряются вместе с водяным паром, в змеевике остывают и снова становятся жидкостью. В бутылку капает не чистая вода, а вода с растворёнными душистыми веществами — однородная смесь. Красители лепестков и другие нелетучие вещества остаются в котле. Новых веществ не образовалось: бабушка разделила вещества по разнице температур кипения — это дистилляция, физическое явление.

Так спрашивают на экзаменеГЭЦ · 13.07.2025

Определите X.

Рисунок меняется вместе с шагами.A) отстаиваниеB) фильтрованиеC) кристаллизацияD) дистилляцияE) хроматография

1. Этанол растворяется в воде в любых соотношениях — смесь однородная: ни слоёв, ни частиц не видно.Почему так?

   Отстаивание и фильтрование работают только для неоднородных смесей: они отделяют нерастворимые частицы или отдельные слои.

2. Температуры кипения компонентов различаются: этанол 78 °C, вода 100 °C. При нагревании сначала испаряется этанол, пар в холодильнике снова становится жидкостью.Почему так?

   Дистилляция (перегонка) основана именно на разнице температур кипения.

3. Кристаллизация служит для выделения твёрдого вещества из раствора, а хроматография разделяет малые количества веществ по различной адсорбции. Значит, X — дистилляция.
4. Ответ: дистилляция (вариант D).

Официальное пояснение ГЭЦ (13.07.2025)

Этанол — растворимая в воде жидкость, с водой он образует однородную смесь. Известно, что для разделения … растворимых жидких веществ используется метод дистилляции.Источник: пояснение ГЭЦ (перевод с азербайджанского) — 13.07.2025, I группа специальностей (PDF)

Проверь себя

Выпарили 500 г воды Каспийского моря, осталось 6,5 г солей. Какова массовая доля солей в воде (в процентах)?

ω = 6,5/500 · 100 %.

Глава 3

Физические и химические явления. Элемент, простые и сложные вещества. Аллотропия

При получении розовой воды вещества лишь меняли состояние. Такие явления — физические: таяние льда, кипение воды, растворение сахара, разбивание стекла. Когда горят дрова, ржавеет железо, скисает молоко, образуются новые вещества — это химические явления, то есть химические реакции. О том, что реакция идёт, говорят признаки: изменение цвета, выделение газа, выпадение осадка, выделение теплоты и света, появление запаха.

Разницу видно на уровне молекул. Её объясняет атомно-молекулярное учение (М. В. Ломоносов, Дж. Дальтон): вещества состоят из молекул, молекулы — из атомов; частицы непрерывно движутся; при физических явлениях молекулы сохраняются, при химических — разрушаются, а атомы сохраняются и соединяются по-новому.

Анимация · физическое и химическое явлениеВ кипящей воде молекулы лишь удаляются друг от друга — каждая остаётся H₂O. При горении водорода связи H–H и O=O рвутся, атомы образуют молекулы нового вещества — воды; число атомов не меняется.Пример 3

Какие явления химические: 1) плавление свечи; 2) горение свечи; 3) ржавление железа; 4) растворение сахара в воде; 5) скисание молока?

1. 1 и 4 — физические: парафин и сахар не меняются, меняется лишь состояние (твёрдое → жидкое) или распределение.Почему так?

   Расплавленный парафин при остывании снова парафин; при выпаривании раствора снова остаётся сахар.

2. 2 — химическое: парафин превращается в CO₂ и воду, выделяются свет и теплота. 3 — химическое: образуется бурая ржавчина. 5 — химическое: появляются кислота и новый запах.
3. Ответ: 2, 3, 5.

Элемент, простое и сложное вещество

Химический элемент — вид атомов (атомы с одинаковым зарядом ядра). Сейчас известно 118 элементов; у каждого есть символ: H, O, C, Fe, Cu… Простое вещество состоит из атомов одного элемента: O₂, O₃, H₂, Fe, S. Сложное вещество состоит из атомов разных элементов: H₂O, CO₂, NaCl, CuSO₄.

Не путай слова «элемент» и «простое вещество». В состав воды входит элемент кислород, но газа кислорода (O₂) в самой воде нет — рыбы дышат растворённым в воде O₂. Элемент — вид атомов, простое вещество — реальное вещество, построенное из этих атомов. Один элемент может образовать и несколько простых веществ.

Анимация · аллотропия: озон из кислородаПри вспышке молнии в воздухе идёт реакция 3O₂ → 2O₃ — свежий запах после грозы и есть запах озона. O₂ — бесцветный газ без запаха, O₃ — голубоватый газ с резким запахом, очень сильный окислитель. Элемент один, вещества разные.Аллотропия

Аллотропия — способность одного химического элемента образовывать несколько простых веществ. Причины: разное число атомов в молекуле (O₂ и O₃) или разное строение кристалла (алмаз и графит).

Элемент	Аллотропные модификации
кислород O	кислород O₂ (без цвета и запаха), озон O₃ (голубоватый, с резким запахом)
углерод C	алмаз (самое твёрдое природное вещество, не проводит ток), графит (мягкий, проводит ток), карбин, фуллерен C₆₀
фосфор P	белый фосфор P₄ (ядовит, самовоспламеняется на воздухе), красный и чёрный фосфор
сера S	ромбическая, моноклинная и пластическая сера

Пример 4

Разделите вещества на простые и сложные: O₃, H₂O, Fe, CO₂, S₈, NaCl, N₂.

1. Если в формуле один символ элемента — простое вещество: O₃, Fe, S₈, N₂.Почему так?

   Индекс (3 в O₃, 8 в S₈) показывает число атомов, а не число элементов.

2. Если символов элементов два и больше — сложное вещество: H₂O, CO₂, NaCl.
3. Ответ: простые — O₃, Fe, S₈, N₂; сложные — H₂O, CO₂, NaCl.

Проверь себя

В озонаторе все 30 молекул кислорода превратились в озон (3O₂ → 2O₃). Сколько молекул озона получилось?

Число атомов кислорода не меняется: 30 · 2 = 60 атомов, в каждой молекуле O₃ — 3 атома.

Глава 4

Относительная атомная и молекулярная масса. Массовая доля

История

Днём дедушка подкармливает розы. В сарае два мешка по 30 кг: в одном нитрат аммония NH₄NO₃, в другом карбамид CO(NH₂)₂. Дедушка говорит: «Розам больше всего нужен азот. Продавец хвалит карбамид, но мешки весят одинаково — какая разница?»

Ученик смотрит на формулы на мешках. Количество азота определяется не массой мешка, а массовой долей азота в веществе. Сколько килограммов азота в каждом мешке и какое удобрение выгоднее?

Дедушка рассыпает удобрение; в круге молекула карбамида — два атома азота пульсируют.

Атомы очень лёгкие: масса атома кислорода 2,66·10⁻²⁶ кг. С такими числами работать неудобно, поэтому химики сравнивают массы атомов между собой. Единицей выбрана 1/12 массы атома углерода-12 — атомная единица массы: 1 а. е. м. = 1,66·10⁻²⁷ кг.

Aᵣ и Mᵣ

Относительная атомная масса (Aᵣ) показывает, во сколько раз масса атома больше 1/12 массы атома углерода-12; безразмерное число: Aᵣ(H) = 1, Aᵣ(C) = 12, Aᵣ(O) = 16. Относительная молекулярная масса (Mᵣ) — сумма относительных атомных масс всех атомов молекулы: Mᵣ(H₂O) = 2·1 + 16 = 18.

ω(E) = n · Aᵣ(E) / Mᵣ · 100 %m(E₁) : m(E₂) = n₁·Aᵣ(E₁) : n₂·Aᵣ(E₂)

Здесь n — число атомов элемента в формуле. Первая формула даёт массовую долю элемента (ω, «омега»), вторая — массовое отношение элементов. «Взвесим» молекулу карбамида по атомам.

Анимация · Mᵣ и массовые доли карбамидаMᵣ = 12 + 16 + 2·14 + 4·1 = 60. На азот приходится 28/60 массы — 46,7 %.Пример 5

Найдите относительную молекулярную массу серной кислоты (H₂SO₄), массовую долю серы и массовое отношение элементов.

1. Mᵣ(H₂SO₄) = 2·1 + 32 + 4·16 = 98.
2. ω(S) = 32/98 · 100 % ≈ 32,7 %.Почему так?

   В молекуле один атом S — его «вес» 32, «вес» всей молекулы 98.

3. m(H) : m(S) : m(O) = 2 : 32 : 64 = 1 : 16 : 32.Почему так?

   Массовое отношение можно сокращать, но это не отношение чисел атомов (2 : 1 : 4).

4. Ответ: Mᵣ = 98; ω(S) ≈ 32,7 %; m(H) : m(S) : m(O) = 1 : 16 : 32.

История

Вопрос об удобрении. Mᵣ(CO(NH₂)₂) = 60, ω(N) = 28/60 ≈ 46,7 %; в 30 кг карбамида 30 · 28/60 = 14 кг азота. Mᵣ(NH₄NO₃) = 14 + 4 + 14 + 48 = 80, ω(N) = 28/80 = 35 %; в 30 кг нитрата аммония 30 · 0,35 = 10,5 кг азота. Мешки весят одинаково, но карбамид даёт на 3,5 кг азота больше — продавец прав.

Так спрашивают на экзаменеГЭЦ · 07.06.2026

В каком химическом соединении правильно указано массовое отношение элементов? Aᵣ(H)=1, Aᵣ(C)=12, Aᵣ(O)=16, Aᵣ(S)=32

Рисунок меняется вместе с шагами.

1. Массовое отношение — это отношение произведений числа атомов на Aᵣ: m(E₁) : m(E₂) = n₁·Aᵣ(E₁) : n₂·Aᵣ(E₂).Почему так?

   Каждый атом вносит в молекулу «вес», равный своей Aᵣ, поэтому число атомов умножаем на Aᵣ.

2. Считаем: H₂S — 2 : 32 = 1 : 16; H₂O — 2 : 16 = 1 : 8; CO — 12 : 16 = 3 : 4; CO₂ — 12 : 32 = 3 : 8; SO₂ — 32 : 32 = 1 : 1.
3. Только для CO данное отношение (3 : 4) верно.Почему так?

   Ловушка: у SO₂ 2 : 1 — это перевёрнутое отношение чисел атомов (атомов 1 : 2), а массы равны (32 = 2·16). Массовое отношение всегда считай через Aᵣ.

4. Ответ: CO, 3 : 4 (вариант C).

Официальное пояснение ГЭЦ (07.06.2026)

Чтобы выполнить данное тестовое задание, относительную атомную массу каждого элемента в соединении умножают на число атомов и находят их отношение. Только для соединения CO это отношение указано верно: Aᵣ(C) : Aᵣ(O) = 12 : 16, сократив эти числа на 4, получим отношение 3: 4.Источник: пояснение ГЭЦ (перевод с азербайджанского) — 07.06.2026, I группа специальностей (PDF)

Проверь себя

Какова массовая доля железа в гематите (Fe₂O₃), в процентах? Aᵣ(Fe) = 56.

Mᵣ = 2·56 + 3·16 = 160; ω = 112/160.

Глава 5

Вывод формул. Законы постоянства состава и сохранения массы

История

Вечером бабушка замешивает тесто для шекербуры и «гасит» соду уксусом — с шипением поднимается пена. Ученик превращает это в опыт: наливает в полуторалитровую пластиковую бутылку 100 мл 9-процентного уксуса, подвешивает на нитке под крышкой бумажный пакетик с 4,2 г соды (NaHCO₃), закрывает крышку и ставит бутылку на кухонные весы: 146,0 г. (Только при взрослых, в защитных очках; крышку открывай медленно!)

Если встряхнуть бутылку, сода падает в уксус: NaHCO₃ + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O + CO₂↑. Поднимается пена, бутылка становится твёрдой. Изменится ли показание весов? Если открыть крышку и выпустить газ, на сколько уменьшится масса — и можно ли рассчитать это по формуле соды, не глядя на весы?

Сода падает в уксус, выделяется газ — у закрытой бутылки весы показывают 146,0 г; при открывании крышки газ выходит, показание уменьшается.Закон сохранения массы

Масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции. Причина: в химической реакции атомы не исчезают и не возникают, а только перегруппировываются. М. В. Ломоносов подтвердил это в 1756 году, прокаливая металлы в запаянных сосудах, А. Лавуазье — точными опытами в 1789 году.

Закон постоянства состава

Каждое чистое вещество (молекулярного строения) независимо от способа получения имеет постоянный качественный и количественный состав (Ж. Пруст). Вода — из реки, моря, ледника или от сгорания водорода — всегда содержит 11,1 % водорода и 88,9 % кислорода: m(H) : m(O) = 1 : 8. Состав смесей может быть любым.

Увидим оба закона в одном опыте. Медный купорос CuSO₄·5H₂O — кристаллогидрат: в его кристаллах на каждую CuSO₄ постоянно приходится 5 молекул воды. При нагревании вода уходит, синие кристаллы превращаются в белый порошок.

Анимация · обезвоживание медного купоросаИз 25,0 г CuSO₄·5H₂O остаётся 16,0 г CuSO₄, 9,0 г воды уходит паром: 25,0 = 16,0 + 9,0 — масса сохраняется. Доля воды 9/25 = 36 % — и по формуле 90/250 = 36 %: состав постоянен.История

Вопрос о бутылке. Пока крышка закрыта, ни один атом не покидает бутылку — весы по-прежнему показывают 146,0 г: масса сохраняется. Когда крышку открывают, CO₂ уходит в воздух, и показание падает до 143,8 г. Это можно рассчитать и по формуле: доля углерода в соде 12/84, значит, в 4,2 г соды 4,2 · 12/84 = 0,6 г углерода. Весь этот углерод переходит в CO₂, а доля углерода в CO₂ — 12/44: m(CO₂) = 0,6 · 44/12 = 2,2 г. Весы показывают то же: 146,0 − 143,8 = 2,2 г. «Пропавшая» в открытом сосуде масса — это масса вышедшего газа.

Постоянство состава позволяет находить формулы. Разделив массовые доли элементов на их Aᵣ, получим отношение чисел атомов: x : y = ω(E₁)/Aᵣ(E₁) : ω(E₂)/Aᵣ(E₂). Затем приводим его к наименьшим целым числам.

Пример 6

Оксид серы содержит 40 % серы и 60 % кислорода. Найдите формулу оксида.

1. x : y = 40/32 : 60/16 = 1,25 : 3,75.Почему так?

   Каждый атом S «весит» 32 единицы, каждый атом O — 16: число атомов пропорционально массе, делённой на Aᵣ.

2. Делим на меньшее число: 1,25 : 3,75 = 1 : 3 → SO₃.
3. Проверка: ω(S) = 32/80 = 40 %.
4. Ответ: SO₃.

Пример 7

Массовая доля воды в кристаллогидрате CuSO₄·xH₂O равна 36 %. Найдите x. Aᵣ(Cu) = 64, Aᵣ(S) = 32.

1. Mᵣ(CuSO₄) = 64 + 32 + 64 = 160, x молекул воды дают 18x.
2. 18x / (160 + 18x) = 0,36 → 18x = 57,6 + 6,48x → 11,52x = 57,6 → x = 5.Почему так?

   В знаменателе Mᵣ всего кристаллогидрата — вместе с водой.

3. Ответ: x = 5 (CuSO₄·5H₂O).

Так спрашивают на экзаменеГЭЦ · 01.06.2025

В кристаллогидрате X₂SO₄ · nH₂O отношение числа атомов водорода к числу атомов кислорода равно 10:7. Определите n.

Рисунок меняется вместе с шагами.A) 7B) 10C) 2D) 6E) 5

1. Считаем атомы: в части X₂SO₄ 4 атома кислорода, в n молекулах воды 2n атомов водорода и n атомов кислорода.Почему так?

   Коэффициент после точки относится ко всей молекуле воды: n H₂O = 2n H + n O.

2. N(H) : N(O) = 2n : (n + 4) = 10 : 7.Почему так?

   Металл X не влияет на число атомов водорода и кислорода — поэтому не нужно знать, какой это металл.

3. Перемножаем крест-накрест: 7 · 2n = 10(n + 4) → 14n = 10n + 40 → 4n = 40 → n = 10.
4. Проверка: например, Na₂SO₄·10H₂O (глауберова соль): H = 20, O = 4 + 10 = 14, 20 : 14 = 10 : 7.
5. Ответ: 10 (вариант B).

Официальное пояснение ГЭЦ (01.06.2025)

2n/(n+4) = 10/7 14n = 10n + 40 4n = 40 n = 10Источник: пояснение ГЭЦ (перевод с азербайджанского) — 01.06.2025, IV группа специальностей (PDF)

В лаборатории «собери» кристаллогидрат сульфата натрия: меняй число молекул воды и следи, как меняются Mᵣ, массовая доля воды и отношение атомов H : O. При каком n получается отношение 10 : 7 из задания ГЭЦ?

Лаборатория · формула кристаллогидратачисло молекул воды n4Mᵣ = 214; ω(H₂O) = 33,6 %; N(H) : N(O) = 8 : 8Проверь себя

5,6 г железа полностью прореагировали с 3,2 г серы (Fe + S → FeS). Сколько граммов сульфида железа(II) получилось?

Закон сохранения массы: масса продукта равна сумме масс реагентов.

Проверь себя

Оксид железа содержит 70 % железа и 30 % кислорода. Чему равен y в формуле FeₓOᵧ (наименьшие целые числа)?

x : y = 70/56 : 30/16 = 1,25 : 1,875 = 2 : 3.

Итоги

Запомни

• Химия изучает вещества, их состав, строение, свойства и превращения; н. у. — 0 °C и 101,3 кПа: вещество с tкип < 0 °C — газ.
• Свойства чистого вещества постоянны; смесь бывает однородной или неоднородной; способы разделения основаны на различиях физических свойств (фильтрование, отстаивание, магнит, выпаривание, перегонка, хроматография).
• При физическом явлении молекулы сохраняются, при химическом образуются новые вещества — атомы сохраняются и перегруппировываются.
• Элемент — вид атомов; простое вещество состоит из одного элемента, сложное — из нескольких; аллотропия: O₂ и O₃, алмаз и графит, белый и красный фосфор.
• Mᵣ = Σ n·Aᵣ; ω(E) = n·Aᵣ(E)/Mᵣ · 100 %; массовое отношение n₁·Aᵣ₁ : n₂·Aᵣ₂.
• Закон сохранения массы: масса реагентов = масса продуктов. Закон постоянства состава: состав чистого вещества не зависит от способа получения.
• Формула: x : y = ω₁/Aᵣ₁ : ω₂/Aᵣ₂ → наименьшие целые числа; в кристаллогидрате ω(H₂O) = 18n/Mᵣ.

Типичные ошибки

«Элемент и простое вещество — одно и то же».

Элемент — вид атомов, простое вещество — реальное вещество. В воде есть элемент кислород, но это не газ O₂; один элемент может дать несколько простых веществ (O₂, O₃).

«Массовая доля водорода в H₂O равна 2/3 — два атома из трёх».

Массовая доля считается не по числу атомов, а по их массам: ω(H) = 2/18 ≈ 11,1 %.

«В открытом сосуде после реакции масса уменьшилась — закон сохранения массы нарушен».

Газообразный продукт ушёл в воздух (или газ присоединился из воздуха). В закрытом сосуде масса не меняется.

«Смесь спирта и воды можно разделить фильтром».

Это однородная смесь: частицы гораздо меньше пор фильтра. Её разделяют перегонкой — по разнице температур кипения.

Итоги

Самостоятельная работа

Задания расположены от простых к сложным. Сначала реши сам, потом выбери вариант; пояснение откроется после ответа.

1 · Уровень 1

Какое явление химическое?

При горении образуются новые вещества (CO₂, H₂O); в остальных случаях меняется лишь состояние или распределение.

2 · Уровень 1

В каком ряду только простые вещества?

O₃, Fe, S состоят каждое из одного элемента; в других рядах есть сложное вещество (H₂O, CO₂, NaCl).

3 · Уровень 2

Какая последовательность верна для выделения соли из смеси песка, поваренной соли и воды?

На фильтре остаётся песок, при выпаривании фильтрата остаётся соль.

4 · Уровень 2

Какова массовая доля серы в SO₃? Aᵣ(S) = 32, Aᵣ(O) = 16

Mᵣ = 32 + 48 = 80; ω(S) = 32/80 = 40 %.

5 · Уровень ГЭЦ

Массовая доля воды в кристаллогидрате CaSO₄·xH₂O примерно 20,9 %. Чему равен x? Aᵣ(Ca) = 40

Mᵣ(CaSO₄) = 136; 36/(136 + 36) = 36/172 ≈ 20,9 % — x = 2 (гипс).

6 · Уровень ГЭЦ

При полном сгорании 3 г углерода образуется 11 г CO₂. Сколько граммов кислорода израсходовано?

Закон сохранения массы: m(O₂) = 11 − 3 = 8 г.

Экзаменационные задания и официальные пояснения — ГЭЦ (PDF на азербайджанском языке, в уроке — в переводе):

1. 01.06.2025, IV группа специальностей (PDF) — вариант A, 48; B-45, C-35, D-37
2. 13.07.2025, I группа специальностей (PDF) — вариант A, 61; B-71, C-64, D-81
3. 07.06.2026, I группа специальностей (PDF) — вариант A, 71; B-79, C-67, D-72
4. 12.07.2026, I группа специальностей (PDF) — вариант A, 77; B-63, C-72, D-76

История, сцены, примеры, задания «Проверь себя» и «Самостоятельная работа» — наши, не из материалов ГЭЦ. Задания и пояснения ГЭЦ даны в переводе с азербайджанского; знак «…» обозначает пропущенную часть.