Номер 2, страница 104 - гдз по химии 7 класс учебник Оспанова, Аухадиева

2. Составьте формулы двух соединений железа и вычислите массовые доли элементов в их составе:

а) два атома железа и три атома кислорода;

б) три атома железа и четыре атома кислорода.

Какое из соединений имеет меньшую относительную молекулярную массу? В каком из соединений больше железа?

Дано:

Для решения задачи будем использовать относительные атомные массы (округленные до целых чисел) из Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева:

Относительная атомная масса железа: $Ar(Fe) = 56$

Относительная атомная масса кислорода: $Ar(O) = 16$

Найти:

1. Формулы соединений а) и б).

2. Массовые доли элементов ( $\omega(Fe)$ и $\omega(O)$ ) в каждом соединении.

3. Какое из соединений имеет меньшую относительную молекулярную массу ($Mr$).

4. В каком из соединений больше массовая доля железа.

Решение:

Массовая доля элемента в веществе вычисляется по формуле: $\omega(Э) = \frac{n \cdot Ar(Э)}{Mr(вещества)} \cdot 100\%$, где $\text{n}$ — число атомов элемента в молекуле, $Ar(Э)$ — относительная атомная масса элемента, $Mr(вещества)$ — относительная молекулярная масса вещества.

а) Соединение из двух атомов железа и трех атомов кислорода

Формула соединения: $Fe_2O_3$. Это оксид железа(III).

1. Вычислим относительную молекулярную массу $Fe_2O_3$:

$Mr(Fe_2O_3) = 2 \cdot Ar(Fe) + 3 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 56 + 3 \cdot 16 = 112 + 48 = 160$.

2. Вычислим массовые доли элементов:

Массовая доля железа:

$\omega(Fe) = \frac{2 \cdot Ar(Fe)}{Mr(Fe_2O_3)} = \frac{2 \cdot 56}{160} = \frac{112}{160} = 0.7$, или 70%.

Массовая доля кислорода:

$\omega(O) = \frac{3 \cdot Ar(O)}{Mr(Fe_2O_3)} = \frac{3 \cdot 16}{160} = \frac{48}{160} = 0.3$, или 30%.

Проверка: $70\% + 30\% = 100\%$.

Ответ: Формула соединения - $Fe_2O_3$. Массовая доля железа составляет 70%, массовая доля кислорода – 30%.

б) Соединение из трех атомов железа и четырех атомов кислорода

Формула соединения: $Fe_3O_4$. Это железная окалина (смешанный оксид железа(II, III)).

1. Вычислим относительную молекулярную массу $Fe_3O_4$:

$Mr(Fe_3O_4) = 3 \cdot Ar(Fe) + 4 \cdot Ar(O) = 3 \cdot 56 + 4 \cdot 16 = 168 + 64 = 232$.

2. Вычислим массовые доли элементов:

Массовая доля железа:

$\omega(Fe) = \frac{3 \cdot Ar(Fe)}{Mr(Fe_3O_4)} = \frac{3 \cdot 56}{232} = \frac{168}{232} \approx 0.7241$, или ~72.4%.

Массовая доля кислорода:

$\omega(O) = 100\% - \omega(Fe) = 100\% - 72.4\% = 27.6\%$.

Проверка: $\omega(O) = \frac{4 \cdot Ar(O)}{Mr(Fe_3O_4)} = \frac{4 \cdot 16}{232} = \frac{64}{232} \approx 0.2759$, или ~27.6%.

Ответ: Формула соединения - $Fe_3O_4$. Массовая доля железа составляет примерно 72.4%, массовая доля кислорода – примерно 27.6%.

Сравнение соединений

1. Сравнение относительных молекулярных масс:

$Mr(Fe_2O_3) = 160$

$Mr(Fe_3O_4) = 232$

Поскольку $160 < 232$, соединение $Fe_2O_3$ имеет меньшую относительную молекулярную массу.

2. Сравнение массовой доли железа:

$\omega(Fe)$ в $Fe_2O_3$ = 70%

$\omega(Fe)$ в $Fe_3O_4$ ≈ 72.4%

Поскольку $72.4\% > 70\%$, в соединении $Fe_3O_4$ больше железа.

Ответ: Меньшую относительную молекулярную массу имеет оксид железа(III) $Fe_2O_3$. Больше железа по массовой доле содержится в железной окалине $Fe_3O_4$.