Номер 889, страница 144 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

889. *Вещество А используется в качестве фторсодержащей добавки к зубным пастам и является солью монофторофосфорной кислоты. Массовая доля фтора в веществе А равна 13,20 %, натрия — 31,94 %, кислорода — 33,34 %. Установите простейшую формулу вещества А.

Дано:

Вещество А - соль монофторофосфорной кислоты

$\omega(F) = 13,20 \%$

$\omega(Na) = 31,94 \%$

$\omega(O) = 33,34 \%$

Найти:

Простейшую формулу вещества А - ?

Решение:

Вещество А является солью монофторофосфорной кислоты, следовательно, в его состав, помимо натрия, фтора и кислорода, должен входить фосфор. Найдем массовую долю фосфора в веществе А, приняв, что сумма массовых долей всех элементов составляет 100%.

$\omega(P) = 100\% - (\omega(Na) + \omega(F) + \omega(O))$

$\omega(P) = 100\% - (31,94\% + 13,20\% + 33,34\%) = 100\% - 78,48\% = 21,52\%$

Для установления простейшей формулы вещества найдем соотношение индексов атомов в формуле. Пусть формула вещества $Na_xP_yO_zF_k$. Соотношение индексов $x:y:z:k$ равно соотношению количеств вещества (в молях) атомов каждого элемента.

Предположим, что у нас есть 100 г вещества А. Тогда массы элементов в этом образце будут численно равны их массовым долям:

$m(Na) = 31,94 \text{ г}$

$m(P) = 21,52 \text{ г}$

$m(O) = 33,34 \text{ г}$

$m(F) = 13,20 \text{ г}$

Вычислим количество вещества (моль) для каждого элемента, используя их молярные массы ($M(Na) \approx 23 \text{ г/моль}$, $M(P) \approx 31 \text{ г/моль}$, $M(O) \approx 16 \text{ г/моль}$, $M(F) \approx 19 \text{ г/моль}$):

$n(Na) = \frac{m(Na)}{M(Na)} = \frac{31,94 \text{ г}}{23 \text{ г/моль}} \approx 1,389 \text{ моль}$

$n(P) = \frac{m(P)}{M(P)} = \frac{21,52 \text{ г}}{31 \text{ г/моль}} \approx 0,694 \text{ моль}$

$n(O) = \frac{m(O)}{M(O)} = \frac{33,34 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} \approx 2,084 \text{ моль}$

$n(F) = \frac{m(F)}{M(F)} = \frac{13,20 \text{ г}}{19 \text{ г/моль}} \approx 0,695 \text{ моль}$

Теперь найдем соотношение количеств веществ:

$x:y:z:k = n(Na) : n(P) : n(O) : n(F)$

$x:y:z:k \approx 1,389 : 0,694 : 2,084 : 0,695$

Для получения простейших целочисленных коэффициентов разделим все значения на наименьшее из них (0,694):

$x = \frac{1,389}{0,694} \approx 2$

$y = \frac{0,694}{0,694} = 1$

$z = \frac{2,084}{0,694} \approx 3$

$k = \frac{0,695}{0,694} \approx 1$

Таким образом, соотношение атомов в веществе А: $Na:P:O:F = 2:1:3:1$.

Простейшая формула вещества А - $Na_2PO_3F$.

Это соединение известно как монофторофосфат натрия. Монофторофосфорная кислота имеет формулу $H_2PO_3F$ и является двухосновной, поэтому ее полная натриевая соль имеет формулу $Na_2PO_3F$, что подтверждает наш расчет.

Ответ: $Na_2PO_3F$