Номер 3.50, страница 21, часть I - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

3.50. Выведите простейшую формулу соединения, в котором массовая доля натрия равна 32,4%, серы — 22,5%, кислорода — 45,1%.

Дано:

Массовая доля натрия $ω(Na) = 32,4\%$
Массовая доля серы $ω(S) = 22,5\%$
Массовая доля кислорода $ω(O) = 45,1\%$

Найти:

Простейшую формулу соединения — $Na_xS_yO_z$.

Решение:

Простейшая (эмпирическая) формула показывает соотношение числа атомов химических элементов в соединении. Это соотношение индексов ($x:y:z$) в формуле $Na_xS_yO_z$ равно соотношению количеств веществ (в молях) этих элементов:

$x:y:z = n(Na):n(S):n(O)$

Для удобства расчетов примем массу образца соединения равной 100 г. В этом случае массы элементов будут численно равны их массовым долям в процентах:

$m(Na) = 32,4 \text{ г}$
$m(S) = 22,5 \text{ г}$
$m(O) = 45,1 \text{ г}$

Теперь вычислим количество вещества каждого элемента по формуле $n = m/M$, используя атомные массы из периодической таблицы (округлим до целых для удобства, кроме натрия): $Ar(Na) \approx 23$ а.е.м., $Ar(S) \approx 32$ а.е.м., $Ar(O) \approx 16$ а.е.м. Соответственно, молярные массы: $M(Na) \approx 23$ г/моль, $M(S) \approx 32$ г/моль, $M(O) \approx 16$ г/моль.

$n(Na) = \frac{m(Na)}{M(Na)} = \frac{32,4 \text{ г}}{23 \text{ г/моль}} \approx 1,409 \text{ моль}$
$n(S) = \frac{m(S)}{M(S)} = \frac{22,5 \text{ г}}{32 \text{ г/моль}} \approx 0,703 \text{ моль}$
$n(O) = \frac{m(O)}{M(O)} = \frac{45,1 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} \approx 2,819 \text{ моль}$

Найдем соотношение количеств веществ, разделив все значения на наименьшее из них (в данном случае это $n(S) \approx 0,703$ моль):

$x(Na): y(S): z(O) = \frac{1,409}{0,703} : \frac{0,703}{0,703} : \frac{2,819}{0,703}$

$x(Na): y(S): z(O) \approx 2 : 1 : 4$

Таким образом, простейшая формула соединения, в котором атомы натрия, серы и кислорода находятся в соотношении 2:1:4, — это $Na_2SO_4$ (сульфат натрия).

Ответ: простейшая формула соединения — $Na_2SO_4$.