Номер 113, страница 25 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

113. Вычислите массовую долю:

а) фосфора и калия в ортофосфате калия;

б) азота в нитрате аммония;

в) кремния в силикате кальция;

г) кислорода в гидроксиде магния;

д) кислорода в нитрате железа(III);

е) углерода в глюкозе.

а) фосфора и калия в ортофосфате калия;

Дано:

Ортофосфат калия, химическая формула $K_3PO_4$.

Найти:

Массовую долю калия $\omega(K)$ и фосфора $\omega(P)$.

Решение:

Массовая доля элемента в веществе вычисляется по формуле: $\omega(\text{элемента}) = \frac{n \cdot Ar(\text{элемента})}{Mr(\text{вещества})}$, где $n$ — число атомов элемента в формульной единице, $Ar$ — относительная атомная масса элемента, $Mr$ — относительная молекулярная (формульная) масса вещества.

1. Вычислим относительную молекулярную массу ортофосфата калия ($K_3PO_4$), используя округленные значения атомных масс: $Ar(K) = 39$, $Ar(P) = 31$, $Ar(O) = 16$.

$Mr(K_3PO_4) = 3 \cdot Ar(K) + 1 \cdot Ar(P) + 4 \cdot Ar(O) = 3 \cdot 39 + 31 + 4 \cdot 16 = 117 + 31 + 64 = 212$.

2. Вычислим массовую долю калия (K), в формуле которого 3 атома:

$\omega(K) = \frac{3 \cdot Ar(K)}{Mr(K_3PO_4)} = \frac{3 \cdot 39}{212} = \frac{117}{212} \approx 0,5519$ или $55,19\%$.

3. Вычислим массовую долю фосфора (P), в формуле которого 1 атом:

$\omega(P) = \frac{1 \cdot Ar(P)}{Mr(K_3PO_4)} = \frac{31}{212} \approx 0,1462$ или $14,62\%$.

Ответ: массовая доля калия $\omega(K) \approx 55,2\%$; массовая доля фосфора $\omega(P) \approx 14,6\%$.

б) азота в нитрате аммония;

Дано:

Нитрат аммония, химическая формула $NH_4NO_3$.

Найти:

Массовую долю азота $\omega(N)$.

Решение:

1. Вычислим относительную молекулярную массу нитрата аммония ($NH_4NO_3$), используя округленные значения атомных масс: $Ar(N) = 14$, $Ar(H) = 1$, $Ar(O) = 16$. В молекуле содержится 2 атома азота.

$Mr(NH_4NO_3) = 2 \cdot Ar(N) + 4 \cdot Ar(H) + 3 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 14 + 4 \cdot 1 + 3 \cdot 16 = 28 + 4 + 48 = 80$.

2. Вычислим массовую долю азота (N):

$\omega(N) = \frac{2 \cdot Ar(N)}{Mr(NH_4NO_3)} = \frac{2 \cdot 14}{80} = \frac{28}{80} = 0,35$ или $35\%$.

Ответ: массовая доля азота $\omega(N) = 35\%$.

в) кремния в силикате кальция;

Дано:

Силикат кальция (метасиликат), химическая формула $CaSiO_3$.

Найти:

Массовую долю кремния $\omega(Si)$.

Решение:

1. Вычислим относительную формульную массу силиката кальция ($CaSiO_3$), используя округленные значения атомных масс: $Ar(Ca) = 40$, $Ar(Si) = 28$, $Ar(O) = 16$.

$Mr(CaSiO_3) = 1 \cdot Ar(Ca) + 1 \cdot Ar(Si) + 3 \cdot Ar(O) = 40 + 28 + 3 \cdot 16 = 68 + 48 = 116$.

2. Вычислим массовую долю кремния (Si):

$\omega(Si) = \frac{1 \cdot Ar(Si)}{Mr(CaSiO_3)} = \frac{28}{116} \approx 0,2414$ или $24,14\%$.

Ответ: массовая доля кремния $\omega(Si) \approx 24,1\%$.

г) кислорода в гидроксиде магния;

Дано:

Гидроксид магния, химическая формула $Mg(OH)_2$.

Найти:

Массовую долю кислорода $\omega(O)$.

Решение:

1. Вычислим относительную формульную массу гидроксида магния ($Mg(OH)_2$), используя округленные значения атомных масс: $Ar(Mg) = 24$, $Ar(O) = 16$, $Ar(H) = 1$. В формульной единице содержится 2 атома кислорода.

$Mr(Mg(OH)_2) = 1 \cdot Ar(Mg) + 2 \cdot (Ar(O) + Ar(H)) = 24 + 2 \cdot (16 + 1) = 24 + 2 \cdot 17 = 58$.

2. Вычислим массовую долю кислорода (O):

$\omega(O) = \frac{2 \cdot Ar(O)}{Mr(Mg(OH)_2)} = \frac{2 \cdot 16}{58} = \frac{32}{58} \approx 0,5517$ или $55,17\%$.

Ответ: массовая доля кислорода $\omega(O) \approx 55,2\%$.

д) кислорода в нитрате железа(III);

Дано:

Нитрат железа(III), химическая формула $Fe(NO_3)_3$.

Найти:

Массовую долю кислорода $\omega(O)$.

Решение:

1. Вычислим относительную формульную массу нитрата железа(III) ($Fe(NO_3)_3$), используя округленные значения атомных масс: $Ar(Fe) = 56$, $Ar(N) = 14$, $Ar(O) = 16$. В формульной единице содержится $3 \cdot 3 = 9$ атомов кислорода.

$Mr(Fe(NO_3)_3) = 1 \cdot Ar(Fe) + 3 \cdot Ar(N) + 9 \cdot Ar(O) = 56 + 3 \cdot 14 + 9 \cdot 16 = 56 + 42 + 144 = 242$.

2. Вычислим массовую долю кислорода (O):

$\omega(O) = \frac{9 \cdot Ar(O)}{Mr(Fe(NO_3)_3)} = \frac{9 \cdot 16}{242} = \frac{144}{242} \approx 0,5950$ или $59,50\%$.

Ответ: массовая доля кислорода $\omega(O) \approx 59,5\%$.

е) углерода в глюкозе.

Дано:

Глюкоза, химическая формула $C_6H_{12}O_6$.

Найти:

Массовую долю углерода $\omega(C)$.

Решение:

1. Вычислим относительную молекулярную массу глюкозы ($C_6H_{12}O_6$), используя округленные значения атомных масс: $Ar(C) = 12$, $Ar(H) = 1$, $Ar(O) = 16$. В молекуле содержится 6 атомов углерода.

$Mr(C_6H_{12}O_6) = 6 \cdot Ar(C) + 12 \cdot Ar(H) + 6 \cdot Ar(O) = 6 \cdot 12 + 12 \cdot 1 + 6 \cdot 16 = 72 + 12 + 96 = 180$.

2. Вычислим массовую долю углерода (C):

$\omega(C) = \frac{6 \cdot Ar(C)}{Mr(C_6H_{12}O_6)} = \frac{6 \cdot 12}{180} = \frac{72}{180} = 0,4$ или $40\%$.

Ответ: массовая доля углерода $\omega(C) = 40\%$.