Номер 6, страница 203 - гдз по химии 8 класс учебник Шиманович, Красицкий

6. Составьте формулу соединения кальция с азотом, если степень окисления атомов азота равна $-3$. Рассчитайте массу кальция и объем (н. у.) азота, при взаимодействии которых образуется продукт реакции массой 29,6 г.

Составление формулы соединения

Для составления формулы соединения необходимо знать степени окисления элементов. Кальций (Ca) — это щелочноземельный металл, находящийся во II группе главной подгруппы периодической системы. Его постоянная степень окисления в соединениях равна +2. Степень окисления азота (N) дана в условии и равна –3.

Молекула любого вещества электронейтральна, поэтому суммарная степень окисления всех атомов в ней равна нулю. Обозначим искомые индексы в формуле $Ca_xN_y$. Тогда должно выполняться равенство:

$x \cdot (+2) + y \cdot (-3) = 0$

Для нахождения индексов $x$ и $y$ находим наименьшее общее кратное (НОК) для абсолютных значений степеней окисления (2 и 3).

НОК(2, 3) = 6.

Затем делим НОК на значение степени окисления каждого элемента, чтобы найти соответствующий индекс:

Индекс для Ca: $x = 6 / 2 = 3$.
Индекс для N: $y = 6 / 3 = 2$.

Таким образом, формула соединения — $Ca_3N_2$ (нитрид кальция).

Ответ: Формула соединения: $Ca_3N_2$.

Расчет массы кальция и объема азота

Дано:
$m(Ca_3N_2) = 29,6 \text{ г}$

Найти:
$m(Ca) - ?$
$V(N_2) \text{ (н. у.)} - ?$

Решение:

1. Составляем уравнение реакции образования нитрида кальция из простых веществ — кальция и азота:

$3Ca + N_2 \rightarrow Ca_3N_2$

2. Рассчитываем молярную массу нитрида кальция ($Ca_3N_2$), используя относительные атомные массы элементов из периодической таблицы: $Ar(Ca) \approx 40$, $Ar(N) \approx 14$.

$M(Ca_3N_2) = 3 \cdot M(Ca) + 2 \cdot M(N) = 3 \cdot 40 \text{ г/моль} + 2 \cdot 14 \text{ г/моль} = 120 + 28 = 148$ г/моль.

3. Находим количество вещества (число молей) нитрида кальция массой 29,6 г по формуле $n = m/M$:

$n(Ca_3N_2) = \frac{m(Ca_3N_2)}{M(Ca_3N_2)} = \frac{29,6 \text{ г}}{148 \text{ г/моль}} = 0,2$ моль.

4. По уравнению реакции находим количества веществ реагентов. Коэффициенты в уравнении реакции показывают мольные соотношения веществ:

$n(Ca) : n(N_2) : n(Ca_3N_2) = 3 : 1 : 1$

Из соотношения следует, что для образования 0,2 моль $Ca_3N_2$ потребовалось:

$n(Ca) = 3 \cdot n(Ca_3N_2) = 3 \cdot 0,2 \text{ моль} = 0,6$ моль.
$n(N_2) = 1 \cdot n(Ca_3N_2) = 1 \cdot 0,2 \text{ моль} = 0,2$ моль.

5. Рассчитываем массу кальция, необходимую для реакции, по формуле $m = n \cdot M$:

$m(Ca) = n(Ca) \cdot M(Ca) = 0,6 \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} = 24$ г.

6. Рассчитываем объем азота, необходимый для реакции. При нормальных условиях (н. у.) 1 моль любого газа занимает объем 22,4 л (молярный объем $V_m$). Расчет ведем по формуле $V = n \cdot V_m$:

$V(N_2) = n(N_2) \cdot V_m = 0,2 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 4,48$ л.

Ответ: Масса кальция равна 24 г, объем азота (н. у.) равен 4,48 л.