Номер 3.61, страница 22, часть I - гдз по химии 8-9 класс задачник с помощником Гара, Габрусева

3.61. Массовая доля химического элемента кальция в орто-фосфате кальция в долях единицы составляет _______

Дано:

Соединение: ортофосфат кальция.

Относительные атомные массы элементов (округленные):

• Кальций (Ca): $Ar(Ca) = 40$
• Фосфор (P): $Ar(P) = 31$
• Кислород (O): $Ar(O) = 16$

Найти:

Массовую долю кальция $ω(Ca)$ в ортофосфате кальция, в долях единицы.

Решение:

Массовая доля элемента в химическом соединении — это отношение суммарной массы атомов этого элемента в формульной единице вещества к относительной молекулярной массе этого вещества. Расчет производится по формуле:

$ω(Э) = \frac{n \cdot Ar(Э)}{Mr(вещества)}$

где $ω(Э)$ — массовая доля элемента, $n$ — число атомов элемента в формуле, $Ar(Э)$ — относительная атомная масса элемента, $Mr(вещества)$ — относительная молекулярная масса вещества.

1. Составим химическую формулу ортофосфата кальция. Кальций — элемент IIА группы, его ион имеет заряд $Ca^{2+}$. Ортофосфат-ион является кислотным остатком ортофосфорной кислоты ($H_3PO_4$) и имеет заряд $PO_4^{3-}$. Для того чтобы молекула была электронейтральной, на 3 иона кальция (общий заряд $3 \cdot (+2) = +6$) должно приходиться 2 ортофосфат-иона (общий заряд $2 \cdot (-3) = -6$). Таким образом, верная формула ортофосфата кальция — $Ca_3(PO_4)_2$.

2. Рассчитаем относительную молекулярную массу $Mr$ ортофосфата кальция $Ca_3(PO_4)_2$. Она равна сумме масс всех атомов, входящих в состав формульной единицы. В состав входят 3 атома кальция, 2 атома фосфора и $2 \cdot 4 = 8$ атомов кислорода.

$Mr(Ca_3(PO_4)_2) = 3 \cdot Ar(Ca) + 2 \cdot Ar(P) + 8 \cdot Ar(O)$

$Mr(Ca_3(PO_4)_2) = 3 \cdot 40 + 2 \cdot 31 + 8 \cdot 16 = 120 + 62 + 128 = 310$

3. Рассчитаем массовую долю кальция $ω(Ca)$ в данном соединении. В одной формульной единице $Ca_3(PO_4)_2$ содержится 3 атома кальция.

$ω(Ca) = \frac{3 \cdot Ar(Ca)}{Mr(Ca_3(PO_4)_2)} = \frac{3 \cdot 40}{310} = \frac{120}{310}$

4. Произведем вычисление. В задаче требуется указать ответ в долях единицы.

$ω(Ca) = \frac{120}{310} \approx 0,387096...$

Округляя результат до тысячных, получаем:

$ω(Ca) \approx 0,387$

Ответ: 0,387