Номер 186, страница 212 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

7.186. Назовите соль, содержащую 12,2% азота, 4,3% водорода и кислород.

Для определения формулы соли найдем соотношение атомов элементов, входящих в ее состав. Предположим, что соль состоит только из азота, водорода и кислорода.

Дано:
Массовая доля азота, $w(N) = 12,2\%$
Массовая доля водорода, $w(H) = 4,3\%$

Найти:
Формулу и название соли.

Решение:
1. Найдем массовую долю кислорода в соединении. Сумма массовых долей всех элементов в веществе равна 100%.
$w(O) = 100\% - w(N) - w(H) = 100\% - 12,2\% - 4,3\% = 83,5\%$

2. Для нахождения простейшей формулы вещества представим, что у нас есть 100 г этой соли. Тогда массы элементов будут равны их массовым долям в процентах:
$m(N) = 12,2$ г
$m(H) = 4,3$ г
$m(O) = 83,5$ г

3. Найдем количество вещества (в молях) для каждого элемента, используя молярные массы: $M(N) \approx 14$ г/моль, $M(H) \approx 1$ г/моль, $M(O) \approx 16$ г/моль.
$n(N) = \frac{m(N)}{M(N)} = \frac{12,2 \text{ г}}{14 \text{ г/моль}} \approx 0,871$ моль
$n(H) = \frac{m(H)}{M(H)} = \frac{4,3 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 4,3$ моль
$n(O) = \frac{m(O)}{M(O)} = \frac{83,5 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} \approx 5,219$ моль

4. Найдем соотношение количеств веществ элементов, разделив все значения на наименьшее из них (0,871):
$N : H : O = \frac{0,871}{0,871} : \frac{4,3}{0,871} : \frac{5,219}{0,871} = 1 : 4,93 : 5,99$

Полученные значения можно округлить до целых чисел:
$N : H : O = 1 : 5 : 6$

5. Таким образом, простейшая формула соединения — $NH_5O_6$. Однако, такая формула не соответствует ни одной известной стабильной соли. Если предположить, что катионом является ион аммония $NH_4^+$, то на долю аниона придется состав $HO_6^-$, существование которого маловероятно.

6. Вероятно, в условии задачи допущена опечатка и не указан еще один элемент. Проверим предположение, что в состав соли входит сера (S), а искомая соль — гидросульфат аммония, $NH_4HSO_4$. Это кислая соль, содержащая азот, водород, серу и кислород.
Найдем теоретические массовые доли элементов в гидросульфате аммония.
Молярная масса $M(NH_4HSO_4) = 14,01 + 5 \cdot 1,01 + 32,06 + 4 \cdot 16,00 = 115,12$ г/моль.
$w(N) = \frac{14,01}{115,12} \cdot 100\% \approx 12,17\%$
$w(H) = \frac{5 \cdot 1,01}{115,12} \cdot 100\% = \frac{5,05}{115,12} \cdot 100\% \approx 4,39\%$

7. Сравним расчетные значения с данными в условии задачи. Расчетные массовые доли азота ($12,17\%$) и водорода ($4,39\%$) практически идеально совпадают с заданными значениями ($12,2\%$ и $4,3\%$). Это подтверждает, что в условии была пропущена сера, а искомая соль — гидросульфат аммония.

Ответ: искомая соль — гидросульфат аммония (кислая соль серной кислоты и аммиака), ее формула $NH_4HSO_4$.