Номер 9, страница 428 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 83. Неорганические материалы. Глава 9. Химия на службе обществу - номер 9, страница 428.

Условие.

9. Один из силикатов кальция, входящих в состав цемента, содержит в своём составе 52,63% Ca и 12,28% Si. Выведите формулу этого соединения и запишите её в виде комбинации оксидов.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Силикат кальция, в котором:

Массовая доля кальция $ω(Ca) = 52,63\%$

Массовая доля кремния $ω(Si) = 12,28\%$

Найти:

Формулу соединения - ?

Формулу в виде комбинации оксидов - ?

Решение:

1. Поскольку силикат кальция является соединением кальция, кремния и кислорода, найдем массовую долю кислорода (O). Сумма массовых долей всех элементов в соединении равна 100%.

$ω(O) = 100\% - ω(Ca) - ω(Si)$

$ω(O) = 100\% - 52,63\% - 12,28\% = 35,09\%$

2. Чтобы определить простейшую формулу соединения ($Ca_xSi_yO_z$), найдем соотношение количеств вещества (молей) элементов. Для удобства расчетов примем массу образца соединения равной 100 г. В этом случае массы элементов будут численно равны их массовым долям:

$m(Ca) = 52,63$ г

$m(Si) = 12,28$ г

$m(O) = 35,09$ г

3. Используем молярные массы элементов, округленные до целых чисел для упрощения:

$M(Ca) \approx 40$ г/моль

$M(Si) \approx 28$ г/моль

$M(O) \approx 16$ г/моль

4. Рассчитаем количество вещества каждого элемента по формуле $n = m/M$:

$n(Ca) = \frac{52,63 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} \approx 1,316$ моль

$n(Si) = \frac{12,28 \text{ г}}{28 \text{ г/моль}} \approx 0,439$ моль

$n(O) = \frac{35,09 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} \approx 2,193$ моль

5. Соотношение индексов x, y, z в формуле соответствует соотношению количеств вещества:

$x : y : z = n(Ca) : n(Si) : n(O) \approx 1,316 : 0,439 : 2,193$

6. Для получения простейших целых чисел разделим все значения на наименьшее из них (0,439):

$x = \frac{1,316}{0,439} \approx 2,997 \approx 3$

$y = \frac{0,439}{0,439} = 1$

$z = \frac{2,193}{0,439} \approx 4,995 \approx 5$

7. Таким образом, простейшая формула силиката кальция: $Ca_3SiO_5$.

8. Теперь представим эту формулу в виде комбинации оксидов. Для силиката кальция это будут оксид кальция ($CaO$) и оксид кремния(IV) ($SiO_2$). Формула примет вид $mCaO \cdot nSiO_2$.

Сравним число атомов в $Ca_3SiO_5$ и в $m(CaO) \cdot n(SiO_2)$:

Атомов Ca: $m = 3$

Атомов Si: $n = 1$

Проверим количество атомов кислорода: $m \cdot 1 + n \cdot 2 = 3 \cdot 1 + 1 \cdot 2 = 3 + 2 = 5$. Это совпадает с индексом кислорода в формуле $Ca_3SiO_5$.

Следовательно, формула соединения в виде комбинации оксидов: $3CaO \cdot SiO_2$.

Ответ: Формула соединения - $Ca_3SiO_5$. Формула в виде комбинации оксидов - $3CaO \cdot SiO_2$.