Номер 10, страница 198 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 27. Неорганические материалы. Глава 5. Химия в жизни и обществе - номер 10, страница 198.

Условие.

10. Один из силикатов кальция, входящих в состав цемента, содержит в своём составе 52,63% кальция и 12,28% кремния. Выведите простейшую 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:

Простейшую формулу соединения - ?
Формулу в виде комбинации оксидов - ?

Решение:

1. Силикат кальция является соединением, состоящим из кальция (Ca), кремния (Si) и кислорода (O). Сумма массовых долей всех элементов в соединении равна 100%. Найдем массовую долю кислорода:

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

2. Для вывода простейшей формулы соединения $Ca_xSi_yO_z$ найдем соотношение молей элементов. Для этого предположим, что у нас есть 100 г вещества. Тогда массы элементов будут численно равны их массовым долям:

$m(Ca) = 52,63 \text{ г}$
$m(Si) = 12,28 \text{ г}$
$m(O) = 35,09 \text{ г}$

3. Найдем соотношение индексов в формуле, которое равно соотношению количеств вещества (в молях) каждого элемента. Используем молярные массы: $M(Ca) \approx 40,08 \text{ г/моль}$, $M(Si) \approx 28,09 \text{ г/моль}$, $M(O) \approx 16,00 \text{ г/моль}$.

$x : y : z = n(Ca) : n(Si) : n(O) = \frac{m(Ca)}{M(Ca)} : \frac{m(Si)}{M(Si)} : \frac{m(O)}{M(O)}$

$x : y : z = \frac{52,63}{40,08} : \frac{12,28}{28,09} : \frac{35,09}{16,00} \approx 1,313 : 0,437 : 2,193$

4. Чтобы получить целочисленные индексы, разделим все значения на наименьшее из них (0,437):

$x : y : z = \frac{1,313}{0,437} : \frac{0,437}{0,437} : \frac{2,193}{0,437} \approx 3,004 : 1 : 5,018$

Округляя до целых чисел, получаем соотношение $3 : 1 : 5$.

Следовательно, простейшая формула силиката кальция — $Ca_3SiO_5$ (ортосиликат трехкальциевый, или алит).

5. Запишем полученную формулу в виде комбинации оксидов: оксида кальция ($CaO$) и оксида кремния ($SiO_2$).

$Ca_3SiO_5 \rightarrow x(CaO) \cdot y(SiO_2)$

Сбалансируем количество атомов:
По Ca: $x = 3$
По Si: $y = 1$

Проверим по кислороду: $3 \cdot 1 + 1 \cdot 2 = 5$. Совпадает с количеством атомов кислорода в формуле $Ca_3SiO_5$.

Таким образом, формула в виде комбинации оксидов: $3CaO \cdot SiO_2$.

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