Номер 4, страница 252 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

Подумайте, как можно установить сложный состав исследуемого вещества.

Чтобы установить сложный состав исследуемого вещества, то есть доказать, что оно является химическим соединением, и определить его формулу, необходимо провести комплексное исследование, включающее несколько ключевых этапов.

1. Доказательство сложности вещества
Первоочередная задача — доказать, что вещество является сложным, а не простым или смесью. Сложное вещество можно разложить на два или более новых, более простых вещества. Для этого применяют реакции разложения:
- Нагревание (термическое разложение): Например, оксид ртути(II) ($HgO$) при нагревании даёт два простых вещества — ртуть ($Hg$) и кислород ($O_2$), что доказывает его сложный состав. Реакция: $2HgO \rightarrow 2Hg + O_2$.
- Действие электрического тока (электролиз): Классический пример — разложение воды ($H_2O$) на водород ($H_2$) и кислород ($O_2$).
- Действие света (фотолиз): Некоторые вещества, как бромид серебра ($AgBr$), разлагаются на свету.
Если из одного исходного вещества получается несколько других, то оно является сложным.

Ответ: Чтобы доказать, что вещество является сложным, нужно провести реакцию его разложения (например, нагреванием) и показать, что образуется несколько новых веществ.

2. Определение качественного состава (из чего состоит?)
Этот этап, называемый качественным анализом, отвечает на вопрос: «Атомы каких химических элементов входят в состав вещества?».
Для этого используют:
- Химические методы: Проведение характерных реакций. Например, для неорганических солей это могут быть реакции на катионы и анионы. Присутствие иона натрия ($Na^+$) можно определить по ярко-желтому окрашиванию пламени, а наличие хлорид-иона ($Cl^-$) — по выпадению белого творожистого осадка ($AgCl$) при добавлении раствора нитрата серебра. Для органических веществ проводят пробу на сжигание: образование углекислого газа ($CO_2$) говорит о наличии углерода, а воды ($H_2O$) — о наличии водорода.
- Инструментальные методы: Спектральный анализ является одним из самых точных методов. Каждому элементу соответствует уникальный линейчатый спектр, который служит его «отпечатком пальца». Это позволяет однозначно определить элементный состав образца.

Ответ: Качественный состав определяют с помощью характерных химических реакций, по цвету пламени, а также с помощью высокоточных инструментальных методов, например, спектрального анализа.

3. Определение количественного состава (в каких соотношениях?)
Количественный анализ устанавливает массовые доли элементов в веществе, что позволяет вывести его химическую формулу. Основные методы:
- Гравиметрия (весовой анализ): Метод основан на точном взвешивании. Например, искомый элемент осаждают из раствора в виде нерастворимого соединения с известной формулой. По массе полученного осадка рассчитывают массу и массовую долю элемента в исходном веществе.
- Титриметрия (объёмный анализ): Основан на измерении объёма раствора реагента с точно известной концентрацией, который потребовался для полной реакции с анализируемым веществом.
- Элементный анализ: Чаще всего применяется для органических соединений. Точно взвешенную пробу вещества сжигают и по массе полученных продуктов (например, $CO_2$ и $H_2O$) вычисляют содержание углерода и водорода.
Результаты количественного анализа позволяют найти простейшую (эмпирическую) формулу. Для определения истинной (молекулярной) формулы дополнительно находят молярную массу вещества (например, методом масс-спектрометрии).

Ответ: Количественный состав (массовые доли элементов) находят методами гравиметрии, титриметрии или элементного анализа. Это позволяет рассчитать химическую формулу вещества.