Номер 1100, страница 174 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

1100. *Молярная масса соли составляет $96 \text{ г/моль}$. При её термическом разложении образовались аммиак, вода и оксид углерода(IV), массы которых соответственно равны 6,8; 3,6; 8,8 г. Установите формулу соли.

Дано:

$M(\text{соли}) = 96 \text{ г/моль}$

$m(NH_3) = 6,8 \text{ г}$

$m(H_2O) = 3,6 \text{ г}$

$m(CO_2) = 8,8 \text{ г}$

Найти:

Формулу соли - ?

Решение:

При термическом разложении соли образовались аммиак ($NH_3$), вода ($H_2O$) и оксид углерода(IV) ($CO_2$). Это означает, что в состав исходной соли входили атомы углерода (C), водорода (H), азота (N) и кислорода (O). Общая формула соли может быть представлена как $C_xH_yN_zO_k$.

1. Найдем количество вещества (в молях) каждого продукта разложения, используя формулу $n = m/M$. Для этого сначала вычислим молярные массы продуктов:

$M(NH_3) = 14 + 3 \cdot 1 = 17 \text{ г/моль}$

$M(H_2O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18 \text{ г/моль}$

$M(CO_2) = 12 + 2 \cdot 16 = 44 \text{ г/моль}$

Теперь рассчитаем количество вещества каждого продукта:

$n(NH_3) = \frac{m(NH_3)}{M(NH_3)} = \frac{6,8 \text{ г}}{17 \text{ г/моль}} = 0,4 \text{ моль}$

$n(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{M(H_2O)} = \frac{3,6 \text{ г}}{18 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

$n(CO_2) = \frac{m(CO_2)}{M(CO_2)} = \frac{8,8 \text{ г}}{44 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

2. Найдем соотношение количеств веществ продуктов, чтобы определить стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции разложения:

$n(NH_3) : n(H_2O) : n(CO_2) = 0,4 : 0,2 : 0,2$

Разделим все значения на наименьшее (0,2), чтобы получить целочисленное соотношение:

$\frac{0,4}{0,2} : \frac{0,2}{0,2} : \frac{0,2}{0,2} = 2 : 1 : 1$

Таким образом, уравнение разложения соли имеет вид:

Соль $\rightarrow 2NH_3 + 1H_2O + 1CO_2$

3. На основе закона сохранения массы, определим количество атомов каждого элемента в одной формульной единице соли:

• Атомы азота (N): $2 \cdot 1 = 2$
• Атомы водорода (H): $2 \cdot 3 + 1 \cdot 2 = 6 + 2 = 8$
• Атомы углерода (C): $1 \cdot 1 = 1$
• Атомы кислорода (O): $1 \cdot 1 + 1 \cdot 2 = 1 + 2 = 3$

Следовательно, простейшая (эмпирическая) формула соли - $CH_8N_2O_3$.

4. Проверим, соответствует ли молярная масса этой формулы данной в условии задачи:

$M(CH_8N_2O_3) = 1 \cdot Ar(C) + 8 \cdot Ar(H) + 2 \cdot Ar(N) + 3 \cdot Ar(O) = 1 \cdot 12 + 8 \cdot 1 + 2 \cdot 14 + 3 \cdot 16 = 12 + 8 + 28 + 48 = 96 \text{ г/моль}$

Рассчитанная молярная масса (96 г/моль) совпадает с молярной массой, указанной в условии задачи (96 г/моль). Следовательно, молекулярная формула соли - $CH_8N_2O_3$.

5. Определим структуру соли. Формула $CH_8N_2O_3$ может быть представлена в виде соли аммония. Состав $H_8N_2$ соответствует двум ионам аммония $(NH_4)_2$, а оставшиеся атомы $CO_3$ образуют карбонат-ион $CO_3^{2-}$. Таким образом, формула соли - $(NH_4)_2CO_3$ (карбонат аммония).

Уравнение термического разложения карбоната аммония:

$(NH_4)_2CO_3 \xrightarrow{t} 2NH_3 \uparrow + H_2O + CO_2 \uparrow$

Это уравнение соответствует найденному соотношению продуктов.

Ответ: Формула соли - $(NH_4)_2CO_3$.