Номер 1053, страница 168 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1053. Массовые доли азота, водорода, серы и кислорода в соединении соответственно равны 21,20; 6,10; 24,27; 48,43 %. Установите эмпирическую формулу соединения.

Дано:

$ω(N) = 21,20 \%$

$ω(H) = 6,10 \%$

$ω(S) = 24,27 \%$

$ω(O) = 48,43 \%$

Найти:

Эмпирическую формулу соединения - ?

Решение:

Эмпирическая формула показывает простейшее соотношение атомов элементов в веществе. Для ее нахождения необходимо найти соотношение количеств веществ (числа молей) атомов каждого элемента в соединении.

1. Примем массу образца соединения за 100 г. В этом случае масса каждого элемента будет численно равна его массовой доле в процентах:

$m(N) = 21,20 \text{ г}$

$m(H) = 6,10 \text{ г}$

$m(S) = 24,27 \text{ г}$

$m(O) = 48,43 \text{ г}$

2. Рассчитаем количество вещества (в молях) для каждого элемента по формуле $n = \frac{m}{M}$, где $m$ — масса элемента, а $M$ — его молярная масса. Используем округленные значения молярных масс: $M(N) \approx 14$ г/моль, $M(H) \approx 1$ г/моль, $M(S) \approx 32$ г/моль, $M(O) \approx 16$ г/моль.

$n(N) = \frac{21,20 \text{ г}}{14 \text{ г/моль}} \approx 1,514 \text{ моль}$

$n(H) = \frac{6,10 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 6,10 \text{ моль}$

$n(S) = \frac{24,27 \text{ г}}{32 \text{ г/моль}} \approx 0,758 \text{ моль}$

$n(O) = \frac{48,43 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} \approx 3,027 \text{ моль}$

3. Найдем соотношение индексов в эмпирической формуле $N_x H_y S_z O_k$, которое равно соотношению количеств веществ: $x : y : z : k = n(N) : n(H) : n(S) : n(O)$.

$x : y : z : k = 1,514 : 6,10 : 0,758 : 3,027$

Чтобы получить целочисленные значения, разделим все числа в соотношении на наименьшее из них (0,758):

$x = \frac{1,514}{0,758} \approx 1,997 \approx 2$

$y = \frac{6,10}{0,758} \approx 8,047 \approx 8$

$z = \frac{0,758}{0,758} = 1$

$k = \frac{3,027}{0,758} \approx 3,993 \approx 4$

Таким образом, простейшее целочисленное соотношение атомов в соединении N : H : S : O равно 2 : 8 : 1 : 4.

Эмпирическая формула соединения — $N_2H_8SO_4$. Эту формулу можно записать в более привычном виде как сульфат аммония: $(NH_4)_2SO_4$.

Ответ: $N_2H_8SO_4$.