Номер 187, страница 41 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

187. Массовые доли водорода, серы и кислорода в составе кислоты соответственно равны 2,44 %, 39,02 % и 58,54 %. Установите формулу кислоты.

Дано:

$\omega(H) = 2,44$ %
$\omega(S) = 39,02$ %
$\omega(O) = 58,54$ %

Найти:

Формулу кислоты – $H_xS_yO_z$

Решение:

Для нахождения простейшей формулы вещества необходимо найти соотношение количеств вещества (числа молей) каждого элемента в его составе. Предположим, что у нас есть 100 г кислоты. Тогда массы элементов в этом образце будут численно равны их массовым долям в процентах:

$m(H) = 100 \text{ г} \cdot 0,0244 = 2,44$ г
$m(S) = 100 \text{ г} \cdot 0,3902 = 39,02$ г
$m(O) = 100 \text{ г} \cdot 0,5854 = 58,54$ г

Теперь найдем количество вещества каждого элемента, используя молярные массы. Округлим молярные массы до целых чисел для удобства расчетов:

$M(H) \approx 1$ г/моль
$M(S) \approx 32$ г/моль
$M(O) \approx 16$ г/моль

Количество вещества (число молей) $n$ находится по формуле $n = m/M$:

$n(H) = \frac{2,44 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 2,44$ моль
$n(S) = \frac{39,02 \text{ г}}{32 \text{ г/моль}} \approx 1,22$ моль
$n(O) = \frac{58,54 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} \approx 3,66$ моль

Соотношение индексов в формуле $H_xS_yO_z$ соответствует соотношению количеств веществ:

$x : y : z = n(H) : n(S) : n(O) = 2,44 : 1,22 : 3,66$

Для нахождения целочисленного соотношения разделим все значения на наименьшее из них (1,22):

$x = \frac{2,44}{1,22} = 2$
$y = \frac{1,22}{1,22} = 1$
$z = \frac{3,66}{1,22} = 3$

Таким образом, простейшая формула кислоты – $H_2SO_3$. Это сернистая кислота. Проверим, соответствуют ли массовые доли в $H_2SO_3$ исходным данным.

Молярная масса $H_2SO_3$:
$M(H_2SO_3) = 2 \cdot M(H) + M(S) + 3 \cdot M(O) = 2 \cdot 1 + 32 + 3 \cdot 16 = 82$ г/моль

Массовые доли:
$\omega(H) = \frac{2 \cdot 1}{82} \cdot 100\% \approx 2,44$ %
$\omega(S) = \frac{32}{82} \cdot 100\% \approx 39,02$ %
$\omega(O) = \frac{3 \cdot 16}{82} \cdot 100\% \approx 58,54$ %
Расчеты подтверждают правильность найденной формулы.

Ответ: $H_2SO_3$