Номер 368, страница 68 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

368. При нагревании до высокой температуры (сплавлении) оксида цинка с оксидом кальция образуется вещество, массовая доля цинка в котором равна 0,4757, а кислорода — 0,2328. Определите формулу образовавшегося вещества. Составьте уравнение реакции, протекающей между указанными оксидами при сплавлении.

Дано:

Массовая доля цинка в веществе: $\omega(Zn) = 0,4757$
Массовая доля кислорода в веществе: $\omega(O) = 0,2328$
Вещество образовано при сплавлении оксида цинка ($ZnO$) и оксида кальция ($CaO$).

Найти:

Формулу вещества - ?
Уравнение реакции - ?

Решение:

Задача состоит из двух частей: определение формулы вещества и составление уравнения реакции.

1. Определение формулы образовавшегося вещества

Поскольку вещество образовано при сплавлении оксида цинка ($ZnO$) и оксида кальция ($CaO$), в его состав входят элементы кальций ($Ca$), цинк ($Zn$) и кислород ($O$). Сумма массовых долей всех элементов в соединении равна 1 (или 100%). Вычислим массовую долю кальция:

$\omega(Ca) = 1 - \omega(Zn) - \omega(O) = 1 - 0,4757 - 0,2328 = 0,2915$

Для нахождения простейшей формулы вещества $Ca_xZn_yO_z$ найдем соотношение количеств веществ (в молях) его элементов. Допустим, у нас есть 100 г этого вещества. Тогда массы элементов будут:

$m(Ca) = 100 \text{ г} \cdot 0,2915 = 29,15 \text{ г}$
$m(Zn) = 100 \text{ г} \cdot 0,4757 = 47,57 \text{ г}$
$m(O) = 100 \text{ г} \cdot 0,2328 = 23,28 \text{ г}$

Найдем количество вещества каждого элемента, используя их относительные атомные массы ($A_r(Ca) \approx 40$, $A_r(Zn) \approx 65$, $A_r(O) \approx 16$):

$n(Ca) = \frac{m(Ca)}{M(Ca)} = \frac{29,15 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} \approx 0,729 \text{ моль}$
$n(Zn) = \frac{m(Zn)}{M(Zn)} = \frac{47,57 \text{ г}}{65 \text{ г/моль}} \approx 0,732 \text{ моль}$
$n(O) = \frac{m(O)}{M(O)} = \frac{23,28 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} = 1,455 \text{ моль}$

Найдем соотношение индексов $x:y:z$ как соотношение количеств веществ $n(Ca):n(Zn):n(O)$:

$x:y:z = n(Ca):n(Zn):n(O) \approx 0,729 : 0,732 : 1,455$

Для получения целочисленных значений разделим все числа на наименьшее из них (0,729):

$x = \frac{0,729}{0,729} = 1$
$y = \frac{0,732}{0,729} \approx 1,004 \approx 1$
$z = \frac{1,455}{0,729} \approx 1,996 \approx 2$

Таким образом, простейшая формула вещества — $CaZnO_2$. Это цинкат кальция.

Ответ: Формула образовавшегося вещества – $CaZnO_2$.

2. Составление уравнения реакции

Реакция протекает между основным оксидом кальция ($CaO$) и амфотерным оксидом цинка ($ZnO$) при нагревании (сплавлении). В результате образуется соль — цинкат кальция ($CaZnO_2$).

Запишем уравнение реакции:

$CaO + ZnO \xrightarrow{t} CaZnO_2$

Проверим баланс атомов: слева 1 атом $Ca$, 1 атом $Zn$, 2 атома $O$; справа 1 атом $Ca$, 1 атом $Zn$, 2 атома $O$. Уравнение сбалансировано.

Ответ: Уравнение реакции: $CaO + ZnO \xrightarrow{t} CaZnO_2$.