Номер 52, страница 13 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

52. Масса одной молекулы ромбической серы составляет $4,25 \cdot 10^{-22}$ г. Установите химическую формулу ромбической серы. Какое строение — молекулярное или немолекулярное — имеет ромбическая сера в твёрдом состоянии?

Дано:

Масса одной молекулы ромбической серы: $m_{молекулы} = 4,25 \cdot 10^{-22}$ г

Постоянная Авогадро: $N_A \approx 6,022 \cdot 10^{23}$ моль$^{-1}$

Относительная атомная масса серы (из Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева): $A_r(S) = 32,07$ а.е.м.

Молярная масса серы: $M(S) \approx 32,07$ г/моль

Перевод в систему СИ:

$m_{молекулы} = 4,25 \cdot 10^{-22} \text{ г} = 4,25 \cdot 10^{-25} \text{ кг}$

$M(S) = 32,07 \text{ г/моль} = 0,03207 \text{ кг/моль}$

Найти:

1. Химическую формулу ромбической серы ($S_x$)?

2. Строение ромбической серы в твёрдом состоянии?

Решение:

1. Установление химической формулы ромбической серы

Химическая формула простого вещества серы имеет вид $S_x$, где $x$ — это число атомов в одной молекуле (атомность). Чтобы найти $x$, необходимо разделить массу одной молекулы серы на массу одного атома серы.

Сначала вычислим массу одного атома серы ($m_{атома}$). Массу одного атома можно найти, разделив молярную массу элемента $M(S)$ на число Авогадро $N_A$:

$m_{атома} = \frac{M(S)}{N_A}$

Подставим известные значения:

$m_{атома} = \frac{32,07 \text{ г/моль}}{6,022 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}} \approx 5,325 \cdot 10^{-23} \text{ г}$

Теперь найдем число атомов $x$ в молекуле, разделив данную в условии массу молекулы на вычисленную массу одного атома:

$x = \frac{m_{молекулы}}{m_{атома}}$

$x = \frac{4,25 \cdot 10^{-22} \text{ г}}{5,325 \cdot 10^{-23} \text{ г}} \approx 7,98$

Поскольку число атомов в молекуле является целым числом, полученное значение необходимо округлить до ближайшего целого. Таким образом, $x=8$.

Ответ: Химическая формула ромбической серы — $S_8$.

2. Строение ромбической серы в твёрдом состоянии

Ромбическая сера, как было установлено, состоит из дискретных (отдельных) молекул состава $S_8$. Эти молекулы имеют форму коронообразной восьмичленной цепи.

В твёрдом состоянии эти молекулы $S_8$ упакованы в кристаллическую решётку. В узлах этой решётки находятся целые молекулы. Внутри каждой молекулы атомы серы соединены прочными ковалентными связями, а сами молекулы в кристалле удерживаются друг с другом за счёт слабых межмолекулярных сил (сил Ван-дер-Ваальса).

Такой тип строения, при котором в узлах кристаллической решётки находятся молекулы, называется молекулярным. Вещества с таким строением, как правило, имеют низкие температуры плавления и кипения, летучи и не проводят электрический ток.

Ответ: Ромбическая сера в твёрдом состоянии имеет молекулярное строение.