Номер 3.20, страница 19, часть I - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

3.20. Рассчитайте массовые доли элементов в ортофосфате железа(III).

Дано:

Соединение: ортофосфат железа(III).

Найти:

Массовые доли элементов (Fe, P, O) в ортофосфате железа(III) - $ω(Fe)$, $ω(P)$, $ω(O)$.

Решение:

1. Сначала определим химическую формулу ортофосфата железа(III). Валентность железа в этом соединении равна III, что соответствует иону $Fe^{3+}$. Ортофосфат-ион (кислотный остаток ортофосфорной кислоты $H_3PO_4$) имеет заряд 3- и формулу $PO_4^{3-}$. Так как заряды ионов равны по модулю ($+3$ и $-3$), для составления формулы требуется один ион железа и один ортофосфат-ион. Химическая формула соединения — $FePO_4$.

2. Найдем относительные атомные массы ($Ar$) элементов, входящих в состав соединения, используя периодическую таблицу Д.И. Менделеева (округлим до целых значений):

• $Ar(Fe) = 56$
• $Ar(P) = 31$
• $Ar(O) = 16$

3. Рассчитаем относительную молекулярную массу ($Mr$) ортофосфата железа(III):

$Mr(FePO_4) = Ar(Fe) + Ar(P) + 4 \cdot Ar(O) = 56 + 31 + 4 \cdot 16 = 87 + 64 = 151$

4. Теперь рассчитаем массовую долю ($ω$) каждого элемента по формуле:

$ω(элемента) = \frac{n \cdot Ar(элемента)}{Mr(соединения)} \cdot 100\%$

где $n$ — количество атомов элемента в одной формульной единице.

Массовая доля железа (Fe):

В одной формульной единице $FePO_4$ содержится 1 атом железа.

$ω(Fe) = \frac{1 \cdot Ar(Fe)}{Mr(FePO_4)} \cdot 100\% = \frac{1 \cdot 56}{151} \cdot 100\% \approx 37,086\% \approx 37,09\%$

Массовая доля фосфора (P):

В одной формульной единице $FePO_4$ содержится 1 атом фосфора.

$ω(P) = \frac{1 \cdot Ar(P)}{Mr(FePO_4)} \cdot 100\% = \frac{1 \cdot 31}{151} \cdot 100\% \approx 20,530\% \approx 20,53\%$

Массовая доля кислорода (O):

В одной формульной единице $FePO_4$ содержится 4 атома кислорода.

$ω(O) = \frac{4 \cdot Ar(O)}{Mr(FePO_4)} \cdot 100\% = \frac{4 \cdot 16}{151} \cdot 100\% = \frac{64}{151} \cdot 100\% \approx 42,384\% \approx 42,38\%$

Проверка: Сумма массовых долей должна быть равна 100%.

$37,09\% + 20,53\% + 42,38\% = 100\%$

Расчеты верны.

Ответ: Массовые доли элементов в ортофосфате железа(III) составляют: $ω(Fe) \approx 37,09\%$; $ω(P) \approx 20,53\%$; $ω(O) \approx 42,38\%$.