Номер 2, страница 16, часть 1 - гдз по химии 10 класс учебник Оспанова, Аухадиева

•2. Найдите молекулярную формулу соединения, содержащего:

а) 43,4% Na, 11,3% C, 45,3% О;

б) 40% C, 6,67% H, 53,33% O.

а) Дано:

Массовая доля натрия: $ \omega(Na) = 43,4\% $

Массовая доля углерода: $ \omega(C) = 11,3\% $

Массовая доля кислорода: $ \omega(O) = 45,3\% $

Найти:

Молекулярную формулу соединения $ Na_x C_y O_z $

Решение:

Для нахождения простейшей формулы вещества предположим, что у нас есть 100 г этого соединения. Тогда массы элементов в этом образце будут численно равны их массовым долям в процентах:

$ m(Na) = 43,4 \text{ г} $

$ m(C) = 11,3 \text{ г} $

$ m(O) = 45,3 \text{ г} $

Найдем количество вещества (в молях) для каждого элемента, используя их молярные массы (M):

$ M(Na) \approx 23 \text{ г/моль} $

$ M(C) \approx 12 \text{ г/моль} $

$ M(O) \approx 16 \text{ г/моль} $

$ n(Na) = \frac{m(Na)}{M(Na)} = \frac{43,4 \text{ г}}{23 \text{ г/моль}} \approx 1,887 \text{ моль} $

$ n(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{11,3 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} \approx 0,942 \text{ моль} $

$ n(O) = \frac{m(O)}{M(O)} = \frac{45,3 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} \approx 2,831 \text{ моль} $

Теперь найдем соотношение атомов в молекуле. Для этого разделим количество молей каждого элемента на наименьшее из полученных значений (в данном случае это $ n(C) \approx 0,942 \text{ моль} $):

$ x : y : z = n(Na) : n(C) : n(O) $

$ x = \frac{n(Na)}{n(C)} = \frac{1,887}{0,942} \approx 2 $

$ y = \frac{n(C)}{n(C)} = \frac{0,942}{0,942} = 1 $

$ z = \frac{n(O)}{n(C)} = \frac{2,831}{0,942} \approx 3 $

Таким образом, соотношение атомов в соединении Na:C:o равно 2:1:3. Простейшая (эмпирическая) формула соединения — $ Na_2CO_3 $. Поскольку карбонат натрия — ионное соединение, его химическая формула совпадает с простейшей.

Ответ: $ Na_2CO_3 $.

б) Дано:

Массовая доля углерода: $ \omega(C) = 40\% $

Массовая доля водорода: $ \omega(H) = 6,67\% $

Массовая доля кислорода: $ \omega(O) = 53,33\% $

Найти:

Молекулярную формулу соединения $ C_x H_y O_z $

Решение:

Примем массу образца соединения за 100 г. Тогда массы элементов в этом образце будут:

$ m(C) = 40 \text{ г} $

$ m(H) = 6,67 \text{ г} $

$ m(O) = 53,33 \text{ г} $

Вычислим количество вещества каждого элемента, используя их молярные массы:

$ M(C) \approx 12 \text{ г/моль} $

$ M(H) \approx 1 \text{ г/моль} $

$ M(O) \approx 16 \text{ г/моль} $

$ n(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{40 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} \approx 3,33 \text{ моль} $

$ n(H) = \frac{m(H)}{M(H)} = \frac{6,67 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 6,67 \text{ моль} $

$ n(O) = \frac{m(O)}{M(O)} = \frac{53,33 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} \approx 3,33 \text{ моль} $

Найдем соотношение атомов в молекуле, разделив количество молей каждого элемента на наименьшее из них ($ 3,33 \text{ моль} $):

$ x : y : z = n(C) : n(H) : n(O) $

$ x = \frac{n(C)}{3,33} = \frac{3,33}{3,33} = 1 $

$ y = \frac{n(H)}{3,33} = \frac{6,67}{3,33} \approx 2 $

$ z = \frac{n(O)}{3,33} = \frac{3,33}{3,33} = 1 $

Соотношение атомов C:H:o равно 1:2:1. Следовательно, простейшая (эмпирическая) формула соединения — $ CH_2o $. Поскольку в условии не дана молярная масса соединения, которая позволила бы найти истинную молекулярную формулу (например, $ C_2H_4O_2 $, $ C_6H_{12}O_6 $ и т.д.), в качестве ответа принимаем простейшую формулу, которая также является молекулярной формулой для формальдегида.

Ответ: $ CH_2o $.