Номер 193, страница 36 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

193. Рассчитайте химическое количество $SO_4^{2-}$ анионов, содержащих столько же электронов, сколько все атомы в порции серы массой 100 г.

Дано:

Масса серы, $m(\text{S}) = 100 \text{ г}$

Найти:

Химическое количество сульфат-анионов, $n(\text{SO}_4^{2-})$ — ?

Решение:

1. Первым шагом определим химическое количество (число молей) атомов в порции серы. Для этого нам понадобится молярная масса серы, которую мы можем найти в периодической таблице химических элементов Д.И. Менделеева. Молярная масса серы $M(\text{S}) \approx 32 \text{ г/моль}$.

Химическое количество серы рассчитывается по формуле:

$n(\text{S}) = \frac{m(\text{S})}{M(\text{S})} = \frac{100 \text{ г}}{32 \text{ г/моль}} = 3.125 \text{ моль}$

2. Далее рассчитаем общее количество электронов в данном количестве серы. Порядковый номер серы (S) в периодической таблице равен 16, что означает, что в одном нейтральном атоме серы содержится 16 электронов. Следовательно, в 1 моль атомов серы содержится 16 моль электронов.

Найдем общее химическое количество электронов $n_e(\text{S})$ в порции серы:

$n_e(\text{S}) = n(\text{S}) \times Z(\text{S}) = 3.125 \text{ моль} \times 16 = 50 \text{ моль}$

3. Теперь определим, сколько электронов содержится в одном сульфат-анионе ($\text{SO}_4^{2-}$). Этот ион состоит из одного атома серы (S) и четырех атомов кислорода (O) и имеет заряд 2-, что указывает на наличие двух дополнительных электронов.

- Число электронов в атоме серы (порядковый номер $Z(\text{S})=16$): 16 электронов.

- Число электронов в атоме кислорода (порядковый номер $Z(\text{O})=8$): 8 электронов. В четырех атомах: $4 \times 8 = 32$ электрона.

- Дополнительные электроны из-за заряда 2-: 2 электрона.

Суммарное число электронов в одном сульфат-анионе:

$N_e(\text{SO}_4^{2-}) = 16 + 4 \times 8 + 2 = 16 + 32 + 2 = 50$ электронов.

Это означает, что в 1 моль сульфат-анионов содержится 50 моль электронов.

4. По условию задачи, искомое количество сульфат-анионов должно содержать столько же электронов, сколько и порция серы, то есть 50 моль электронов.

Обозначим искомое химическое количество сульфат-анионов как $n(\text{SO}_4^{2-})$. Тогда общее химическое количество электронов в них равно:

$n_e(\text{общ.}) = n(\text{SO}_4^{2-}) \times 50$

Приравниваем химические количества электронов:

$n_e(\text{общ.}) = n_e(\text{S})$

$n(\text{SO}_4^{2-}) \times 50 = 50 \text{ моль}$

Отсюда находим $n(\text{SO}_4^{2-})$:

$n(\text{SO}_4^{2-}) = \frac{50 \text{ моль}}{50} = 1 \text{ моль}$

Ответ: химическое количество сульфат-анионов составляет $1 \text{ моль}$.