Номер 118, страница 25 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

118. Чему равна массовая доля железа в веществе, полученном при нагревании железа с серой, если по данным анализа на каждые 100 атомов железа приходится 109 атомов серы? Приведите химическую формулу этого вещества.

Дано:

Соотношение числа атомов железа (Fe) и серы (S) в веществе: $N(Fe) : N(S) = 100 : 109$.

Найти:

1. Химическую формулу вещества.

2. Массовую долю железа $\omega(Fe)$ в веществе.

Решение:

Приведите химическую формулу этого вещества.

Химическая формула вещества отражает соотношение атомов элементов, входящих в его состав. Согласно условию, на каждые 100 атомов железа приходится 109 атомов серы. Это соотношение $100 : 109$ является соотношением индексов в простейшей (эмпирической) формуле вещества.

Поскольку числа 100 и 109 являются взаимно простыми (их наибольший общий делитель равен 1), данное соотношение является простейшим целочисленным.

Таким образом, химическая формула вещества: $Fe_{100}S_{109}$. Соединения с таким нецелочисленным соотношением атомов называют нестехиометрическими соединениями или бертоллидами.

Ответ: Химическая формула вещества — $Fe_{100}S_{109}$.

Чему равна массовая доля железа в веществе?

Массовая доля элемента в веществе ($\omega$) вычисляется по формуле:

$\omega(Э) = \frac{n \cdot A_r(Э)}{M_r(\text{вещества})} \cdot 100\%$

где $n$ — число атомов элемента в формульной единице, $A_r(Э)$ — относительная атомная масса элемента, $M_r(\text{вещества})$ — относительная формульная масса вещества.

Для нашего вещества с формулой $Fe_{100}S_{109}$ сначала вычислим его относительную формульную массу $M_r$. Будем использовать относительные атомные массы из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округленные до сотых:

$A_r(Fe) = 55.85$

$A_r(S) = 32.07$

Рассчитаем относительную формульную массу:

$M_r(Fe_{100}S_{109}) = 100 \cdot A_r(Fe) + 109 \cdot A_r(S)$

$M_r(Fe_{100}S_{109}) = 100 \cdot 55.85 + 109 \cdot 32.07 = 5585 + 3495.63 = 9080.63$

Теперь рассчитаем массовую долю железа:

$\omega(Fe) = \frac{100 \cdot A_r(Fe)}{M_r(Fe_{100}S_{109})}$

$\omega(Fe) = \frac{100 \cdot 55.85}{9080.63} = \frac{5585}{9080.63} \approx 0.61504$

Переведем в проценты и округлим до сотых:

$\omega(Fe) \approx 0.61504 \cdot 100\% \approx 61.50\%$

Ответ: Массовая доля железа в веществе равна $61.50\%$.