Номер 23, страница 11 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

23. В состав бесцветной соли А входят натрий, сера, кислород и водород. Известно, что в составе соли А массовая доля натрия равна 14,27 %, серы — 9,95 %, кислорода — 69,52 %. Установите простейшую формулу А.

Дано:

Бесцветная соль А, в состав которой входят натрий (Na), сера (S), кислород (O) и водород (H).

Массовая доля натрия, $\omega(\text{Na}) = 14,27 \, \%$

Массовая доля серы, $\omega(\text{S}) = 9,95 \, \%$

Массовая доля кислорода, $\omega(\text{O}) = 69,52 \, \%$

Найти:

Простейшую формулу соли А.

Решение:

1. Сумма массовых долей всех элементов в соединении равна 100%. Найдем массовую долю водорода (H) в соли А.

$\omega(\text{H}) = 100\% - \omega(\text{Na}) - \omega(\text{S}) - \omega(\text{O})$

$\omega(\text{H}) = 100\% - 14,27\% - 9,95\% - 69,52\% = 6,26\%$

2. Для установления формулы вещества, примем массу образца соли А за 100 г. В этом случае массы элементов будут численно равны их массовым долям:

$m(\text{Na}) = 14,27 \, \text{г}$

$m(\text{S}) = 9,95 \, \text{г}$

$m(\text{O}) = 69,52 \, \text{г}$

$m(\text{H}) = 6,26 \, \text{г}$

3. Найдем количество вещества ($\nu$) каждого элемента, используя их молярные массы ($M$):

$M(\text{Na}) \approx 23 \, \text{г/моль}$

$M(\text{S}) \approx 32 \, \text{г/моль}$

$M(\text{O}) \approx 16 \, \text{г/моль}$

$M(\text{H}) \approx 1 \, \text{г/моль}$

$\nu(\text{Na}) = \frac{m(\text{Na})}{M(\text{Na})} = \frac{14,27 \, \text{г}}{23 \, \text{г/моль}} \approx 0,6204 \, \text{моль}$

$\nu(\text{S}) = \frac{m(\text{S})}{M(\text{S})} = \frac{9,95 \, \text{г}}{32 \, \text{г/моль}} \approx 0,3109 \, \text{моль}$

$\nu(\text{O}) = \frac{m(\text{O})}{M(\text{O})} = \frac{69,52 \, \text{г}}{16 \, \text{г/моль}} \approx 4,345 \, \text{моль}$

$\nu(\text{H}) = \frac{m(\text{H})}{M(\text{H})} = \frac{6,26 \, \text{г}}{1 \, \text{г/моль}} = 6,26 \, \text{моль}$

4. Простейшая формула отражает соотношение атомов элементов в веществе. Это соотношение равно соотношению количеств веществ. Пусть простейшая формула соли А будет $\text{Na}_x\text{S}_y\text{O}_z\text{H}_v$. Тогда:

$x : y : z : v = \nu(\text{Na}) : \nu(\text{S}) : \nu(\text{O}) : \nu(\text{H})$

$x : y : z : v \approx 0,6204 : 0,3109 : 4,345 : 6,26$

5. Для нахождения целочисленных индексов разделим все значения в соотношении на наименьшее из них (на $\nu(\text{S}) \approx 0,3109$):

$x = \frac{0,6204}{0,3109} \approx 1,995 \approx 2$

$y = \frac{0,3109}{0,3109} = 1$

$z = \frac{4,345}{0,3109} \approx 13,975 \approx 14$

$v = \frac{6,26}{0,3109} \approx 20,135 \approx 20$

Таким образом, мы получили простейшее соотношение атомов в соединении: Na : S : O : H = 2 : 1 : 14 : 20.Простейшая формула вещества А — $\text{Na}_2\text{S}\text{O}_{14}\text{H}_{20}$.

Поскольку вещество А является солью, можно предположить, что это кристаллогидрат. Самая распространенная соль, содержащая натрий, серу и кислород, — это сульфат натрия, $\text{Na}_2\text{SO}_4$. Если выделить эту группу из простейшей формулы, то на оставшиеся атомы приходится: $14 - 4 = 10$ атомов кислорода и $20$ атомов водорода. Из них можно составить 10 молекул воды ($10 \times \text{H}_2\text{O}$).

Следовательно, формула соли А представляет собой декагидрат сульфата натрия (глауберову соль), что согласуется с описанием бесцветной соли.

Ответ: Простейшая формула соли А — $\text{Na}_2\text{SH}_{20}\text{O}_{14}$, что соответствует формуле кристаллогидрата $\text{Na}_2\text{SO}_4 \cdot 10\text{H}_2\text{O}$.