Номер 966, страница 155 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

966. Количественный анализ неизвестной кислоты показал, что массовые доли серы и кислорода в ней равны соответственно 37,26 и 61,96 %. Установите молекулярную формулу этой кислоты и изобразите её структурную формулу.

Дано:

$ω(S) = 37,26 \%$

$ω(O) = 61,96 \%$

Найти:

Молекулярную формулу кислоты - $H_xS_yO_z$?

Структурную формулу кислоты?

Решение:

1. Так как вещество является кислотой, в его состав обязательно входит водород (H). Вычислим его массовую долю, зная, что сумма массовых долей всех элементов в соединении равна 100%.

$ω(H) = 100\% - ω(S) - ω(O) = 100\% - 37,26\% - 61,96\% = 0,78\%$

2. Для нахождения простейшей формулы кислоты $H_xS_yO_z$ необходимо найти соотношение индексов $x:y:z$. Это соотношение равно соотношению количеств вещества атомов элементов. Для удобства расчетов примем массу образца кислоты за 100 г. Тогда массы элементов в этом образце будут численно равны их массовым долям:

$m(H) = 0,78$ г

$m(S) = 37,26$ г

$m(O) = 61,96$ г

3. Найдем соотношение количеств вещества (в молях) каждого элемента, используя их атомные массы: $A_r(H) \approx 1$, $A_r(S) \approx 32$, $A_r(O) \approx 16$.

$x : y : z = n(H) : n(S) : n(O) = \frac{m(H)}{M(H)} : \frac{m(S)}{M(S)} : \frac{m(O)}{M(O)}$

$x : y : z = \frac{0,78}{1} : \frac{37,26}{32} : \frac{61,96}{16}$

$x : y : z = 0,78 : 1,164 : 3,873$

4. Для получения целочисленных индексов разделим все значения на наименьшее из них (0,78):

$x : y : z = \frac{0,78}{0,78} : \frac{1,164}{0,78} : \frac{3,873}{0,78} \approx 1 : 1,49 : 4,97$

Полученное соотношение близко к $1 : 1,5 : 5$. Чтобы привести его к целым числам, умножим все коэффициенты на 2:

$x : y : z = (1 \cdot 2) : (1,5 \cdot 2) : (5 \cdot 2) = 2 : 3 : 10$

Таким образом, простейшая формула кислоты — $H_2S_3O_{10}$.

Установите молекулярную формулу этой кислоты

Молекулярная формула кислоты — $H_2S_3O_{10}$. Это трисерная кислота. Проверим правильность найденной формулы, рассчитав массовые доли элементов.

$M(H_2S_3O_{10}) = 2 \cdot 1 + 3 \cdot 32 + 10 \cdot 16 = 2 + 96 + 160 = 258$ г/моль.

$ω(S) = \frac{3 \cdot 32}{258} \cdot 100\% \approx 37,21\%$

$ω(O) = \frac{10 \cdot 16}{258} \cdot 100\% \approx 62,01\%$

$ω(H) = \frac{2 \cdot 1}{258} \cdot 100\% \approx 0,78\%$

Рассчитанные значения практически совпадают с данными в условии, что подтверждает правильность формулы.

Ответ: Молекулярная формула кислоты — $H_2S_3O_{10}$.

Изобразите её структурную формулу

Структурная формула трисерной кислоты ($H_2S_3O_{10}$) представляет собой цепь из трех атомов серы, соединенных кислородными мостиками. Каждый атом серы шестивалентен.

 O O O || || ||HO - S - O - S - O - S - OH || || || O O O 

Ответ:

 O O O || || ||HO - S - O - S - O - S - OH || || || O O O