Номер 7, страница 33 - гдз по химии 7-9 класс дидактические и диагностические материалы Аршанский, Белохвостов

Дано:

Массовая доля железа в соединении: $ \omega(Fe) = 72,4 \% $

Массовая доля кислорода в соединении: $ \omega(O) = 27,6 \% $

Найти:

Химическую формулу соединения - $ Fe_xO_y $

Решение:

Для установления химической формулы соединения необходимо найти соотношение числа атомов элементов, входящих в его состав. Это соотношение равно соотношению количеств вещества (числа молей) данных элементов.

1. Допустим, у нас есть 100 г данного соединения. В таком случае, масса каждого элемента в граммах будет численно равна его массовой доле в процентах:

$ m(Fe) = 100 \, г \cdot \frac{72,4\%}{100\%} = 72,4 \, г $

$ m(O) = 100 \, г \cdot \frac{27,6\%}{100\%} = 27,6 \, г $

2. Рассчитаем количество вещества (в молях) для каждого элемента, используя их относительные атомные массы из периодической системы Д.И. Менделеева, округленные до целых чисел для упрощения:

Относительная атомная масса железа: $ Ar(Fe) \approx 56 $

Относительная атомная масса кислорода: $ Ar(O) \approx 16 $

Количество вещества железа ($n(Fe)$):

$ n(Fe) = \frac{m(Fe)}{M(Fe)} = \frac{72,4 \, г}{56 \, г/моль} \approx 1,293 \, моль $

Количество вещества кислорода ($n(O)$):

$ n(O) = \frac{m(O)}{M(O)} = \frac{27,6 \, г}{16 \, г/моль} = 1,725 \, моль $

3. Найдем соотношение индексов $ x $ и $ y $ в формуле $ Fe_xO_y $. Это соотношение равно соотношению количеств вещества:

$ x : y = n(Fe) : n(O) $

$ x : y = 1,293 : 1,725 $

Чтобы найти простейшее целочисленное соотношение, разделим оба числа на наименьшее из них (на $1,293$):

$ x : y = \frac{1,293}{1,293} : \frac{1,725}{1,293} $

$ x : y = 1 : 1,334 $

4. Полученное соотношение необходимо привести к целым числам. Число $ 1,334 $ очень близко к дроби $ 4/3 $. Чтобы получить целые числа, умножим обе части соотношения на 3:

$ x = 1 \cdot 3 = 3 $

$ y \approx 1,334 \cdot 3 \approx 4 $

Таким образом, простейшее целочисленное соотношение атомов железа и кислорода в соединении равно $ 3 : 4 $. Следовательно, искомая химическая формула - $ Fe_3O_4 $ (оксид железа(II,III) или железная окалина).

Ответ: Химическая формула кислородного соединения железа - $ Fe_3O_4 $.