Номер 941, страница 151 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

941. Массовая доля водорода в составе соединения, образованного атомами серы и водорода, равна 2,052 %. Установите формулу этого соединения и приведите его структурную формулу.

Дано:

Соединение образовано атомами серы (S) и водорода (H).

Массовая доля водорода $ω(H) = 2,052 \% = 0,02052$.

Найти:

Формулу соединения - $H_xS_y$

Структурную формулу соединения.

Решение:

1. Обозначим формулу соединения как $H_xS_y$, где $x$ и $y$ — индексы, показывающие количество атомов водорода и серы соответственно.

2. Поскольку соединение состоит только из водорода и серы, сумма их массовых долей равна 100%. Найдем массовую долю серы $ω(S)$ в соединении:

$ω(S) = 100\% - ω(H) = 100\% - 2,052\% = 97,948\%$

3. Для нахождения простейшей формулы предположим, что масса образца соединения равна 100 г. Тогда масса водорода и серы в этом образце будет:

$m(H) = 100 \text{ г} \cdot 0,02052 = 2,052 \text{ г}$

$m(S) = 100 \text{ г} \cdot 0,97948 = 97,948 \text{ г}$

4. Найдем количество вещества (число молей) каждого элемента, используя их молярные массы.

Относительная атомная масса водорода $A_r(H) \approx 1,008 \text{ а.е.м.}$, молярная масса $M(H) \approx 1,008 \text{ г/моль}$.

Относительная атомная масса серы $A_r(S) \approx 32,065 \text{ а.е.м.}$, молярная масса $M(S) \approx 32,065 \text{ г/моль}$.

Количество вещества водорода $n(H)$:

$n(H) = \frac{m(H)}{M(H)} = \frac{2,052 \text{ г}}{1,008 \text{ г/моль}} \approx 2,0357 \text{ моль}$

Количество вещества серы $n(S)$:

$n(S) = \frac{m(S)}{M(S)} = \frac{97,948 \text{ г}}{32,065 \text{ г/моль}} \approx 3,0546 \text{ моль}$

5. Соотношение индексов $x$ и $y$ в формуле $H_xS_y$ равно соотношению количеств веществ атомов:

$x : y = n(H) : n(S)$

$x : y = 2,0357 : 3,0546$

Чтобы найти простейшее целочисленное соотношение, разделим оба числа на наименьшее из них (2,0357):

$x : y = \frac{2,0357}{2,0357} : \frac{3,0546}{2,0357}$

$x : y = 1 : 1,5005$

Соотношение очень близко к $1 : 1,5$. Для получения целых чисел умножим оба значения на 2:

$x : y = (1 \cdot 2) : (1,5 \cdot 2) = 2 : 3$

6. Таким образом, простейшая (эмпирическая) формула соединения — $H_2S_3$. Для полисульфанов водорода она совпадает с истинной.

7. Проверим, соответствует ли массовая доля водорода в $H_2S_3$ заданному значению.

Молярная масса $H_2S_3$:

$M(H_2S_3) = 2 \cdot M(H) + 3 \cdot M(S) = 2 \cdot 1,008 + 3 \cdot 32,065 = 2,016 + 96,195 = 98,211 \text{ г/моль}$

Массовая доля водорода в $H_2S_3$:

$ω(H) = \frac{2 \cdot M(H)}{M(H_2S_3)} \cdot 100\% = \frac{2,016 \text{ г/моль}}{98,211 \text{ г/моль}} \cdot 100\% \approx 2,0527\%$

Полученное значение практически совпадает с данным в условии (2,052%), что подтверждает правильность установленной формулы.

8. Составим структурную формулу для $H_2S_3$ (трисульфан). Атомы серы способны образовывать цепи, а атомы водорода присоединяются к крайним атомам серы, образуя ковалентные полярные связи.

Структурная формула: H–S–S–S–H.

Ответ: Формула соединения — $H_2S_3$ (трисульфан). Его структурная формула: H–S–S–S–H.