Номер 6, страница 7 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

6. Рассчитайте массовые и мольные доли элементов в нитрате алюминия.

Дано:

Соединение: нитрат алюминия.

Относительные атомные массы (из Периодической системы Д.И. Менделеева, округленные):

$Ar(Al) = 27$

$Ar(N) = 14$

$Ar(O) = 16$

Найти:

Массовые доли элементов ($\omega$) и мольные доли элементов ($\chi$) в нитрате алюминия.

Решение:

1. Сначала определим химическую формулу нитрата алюминия. Алюминий имеет степень окисления +3 ($Al^{3+}$), а нитрат-ион имеет заряд -1 ($NO_3^{-}$). Следовательно, для составления электронейтральной формульной единицы требуется один ион алюминия и три нитрат-иона. Формула соединения - $Al(NO_3)_3$.

2. Рассчитаем относительную молекулярную массу ($Mr$) нитрата алюминия. В одной формульной единице содержится 1 атом алюминия (Al), 3 атома азота (N) и 9 атомов кислорода (O).

$Mr(Al(NO_3)_3) = Ar(Al) \times 1 + Ar(N) \times 3 + Ar(O) \times 9 = 27 \times 1 + 14 \times 3 + 16 \times 9 = 27 + 42 + 144 = 213$.

Молярная масса $M(Al(NO_3)_3)$ численно равна относительной молекулярной массе и составляет 213 г/моль.

Массовые доли элементов

Массовая доля элемента ($\omega$) в соединении вычисляется по формуле: $\omega(Э) = \frac{n \times Ar(Э)}{Mr(соед.)} \times 100\%$, где n — число атомов элемента в формуле.

Массовая доля алюминия (Al): $\omega(Al) = \frac{1 \times 27}{213} \times 100\% \approx 12.68\%$

Массовая доля азота (N): $\omega(N) = \frac{3 \times 14}{213} \times 100\% = \frac{42}{213} \times 100\% \approx 19.72\%$

Массовая доля кислорода (O): $\omega(O) = \frac{9 \times 16}{213} \times 100\% = \frac{144}{213} \times 100\% \approx 67.60\%$

Проверка: $12.68\% + 19.72\% + 67.60\% = 100.00\%$.

Ответ: Массовые доли элементов в нитрате алюминия составляют: $\omega(Al) \approx 12.68\%$, $\omega(N) \approx 19.72\%$, $\omega(O) \approx 67.60\%$.

Мольные доли элементов

Мольная (или атомная) доля элемента ($\chi$) — это отношение числа атомов данного элемента к общему числу атомов в формульной единице.

Общее число атомов в $Al(NO_3)_3$ равно: $N_{общ} = 1 (Al) + 3 (N) + 9 (O) = 13$ атомов.

Формула для расчета: $\chi(Э) = \frac{n}{N_{общ}} \times 100\%$, где n — число атомов элемента, а $N_{общ}$ — общее число атомов.

Мольная доля алюминия (Al): $\chi(Al) = \frac{1}{13} \times 100\% \approx 7.69\%$

Мольная доля азота (N): $\chi(N) = \frac{3}{13} \times 100\% \approx 23.08\%$

Мольная доля кислорода (O): $\chi(O) = \frac{9}{13} \times 100\% \approx 69.23\%$

Проверка: $7.69\% + 23.08\% + 69.23\% = 100.00\%$.

Ответ: Мольные доли элементов в нитрате алюминия составляют: $\chi(Al) \approx 7.69\%$, $\chi(N) \approx 23.08\%$, $\chi(O) \approx 69.23\%$.