Номер 1-49, страница 12 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

1-49. В некотором соединении массовые доли азота, водорода и кислорода соответственно равны 35%, 5% и 60%. Выведите простейшую формулу этого соединения.

Дано:

Массовая доля азота $ω(N) = 35\% = 0.35$
Массовая доля водорода $ω(H) = 5\% = 0.05$
Массовая доля кислорода $ω(O) = 60\% = 0.60$

Найти:

Простейшую формулу соединения $N_xH_yO_z$.

Решение:

Простейшая (эмпирическая) формула отражает соотношение атомов химических элементов в веществе в виде наименьших целых чисел. Это соотношение совпадает с соотношением количеств вещества (числа молей) данных элементов.

1. Предположим, что у нас есть 100 г этого соединения. Тогда массы элементов в этом образце будут численно равны их массовым долям в процентах:

$m(N) = 100 \text{ г} \cdot 0.35 = 35$ г
$m(H) = 100 \text{ г} \cdot 0.05 = 5$ г
$m(O) = 100 \text{ г} \cdot 0.60 = 60$ г

2. Теперь найдем количество вещества ($ν$) каждого элемента, разделив его массу на молярную массу ($M$). Молярные массы элементов (округленно): $M(N) = 14$ г/моль, $M(H) = 1$ г/моль, $M(O) = 16$ г/моль.

$ν(N) = \frac{m(N)}{M(N)} = \frac{35 \text{ г}}{14 \text{ г/моль}} = 2.5$ моль

$ν(H) = \frac{m(H)}{M(H)} = \frac{5 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 5$ моль

$ν(O) = \frac{m(O)}{M(O)} = \frac{60 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} = 3.75$ моль

3. Соотношение индексов $x, y, z$ в простейшей формуле равно соотношению количеств вещества:

$x : y : z = ν(N) : ν(H) : ν(O) = 2.5 : 5 : 3.75$

4. Чтобы перейти к целым числам, разделим все числа в соотношении на наименьшее из них (в данном случае на 2.5):

$x = \frac{2.5}{2.5} = 1$

$y = \frac{5}{2.5} = 2$

$z = \frac{3.75}{2.5} = 1.5$

Мы получили соотношение $1 : 2 : 1.5$.

5. Так как индексы в химической формуле должны быть целыми, умножим все полученные числа на 2, чтобы избавиться от дробного значения 1.5:

$x = 1 \cdot 2 = 2$
$y = 2 \cdot 2 = 4$
$z = 1.5 \cdot 2 = 3$

Таким образом, искомое соотношение индексов $2 : 4 : 3$. Простейшая формула соединения - $N_2H_4O_3$. Это вещество — нитрат аммония ($NH_4NO_3$).

Ответ: Простейшая формула соединения - $N_2H_4O_3$.