Номер 1-50, страница 12 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

1-50. Составьте простейшую формулу соединения, в котором массовые доли элементов приближенно равны: углерода – $25,4\%$, водорода – $3,17\%$, кислорода – $33,86\%$, хлора – $37,57\%$.

Дано:

$ \omega(C) = 25,4\% $
$ \omega(H) = 3,17\% $
$ \omega(O) = 33,86\% $
$ \omega(Cl) = 37,57\% $

Найти:

Простейшую формулу соединения – $ C_xH_yO_zCl_k $

Решение:

Простейшая (эмпирическая) формула показывает соотношение атомов разных элементов в веществе. Чтобы ее найти, необходимо определить соотношение количеств веществ (в молях) всех элементов, входящих в состав соединения.

1. Допустим, у нас есть 100 г этого соединения. Тогда массы элементов будут численно равны их массовым долям:

$ m(C) = 25,4 $ г
$ m(H) = 3,17 $ г
$ m(O) = 33,86 $ г
$ m(Cl) = 37,57 $ г

2. Рассчитаем количество вещества (число молей) для каждого элемента по формуле $ n = m/M $, где $ m $ – масса элемента, а $ M $ – его молярная масса. Используем округленные значения атомных масс: $ M(C) \approx 12 $ г/моль, $ M(H) \approx 1 $ г/моль, $ M(O) \approx 16 $ г/моль, $ M(Cl) \approx 35,5 $ г/моль.

$ n(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{25,4 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} \approx 2,117 $ моль
$ n(H) = \frac{m(H)}{M(H)} = \frac{3,17 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 3,17 $ моль
$ n(O) = \frac{m(O)}{M(O)} = \frac{33,86 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} \approx 2,116 $ моль
$ n(Cl) = \frac{m(Cl)}{M(Cl)} = \frac{37,57 \text{ г}}{35,5 \text{ г/моль}} \approx 1,058 $ моль

3. Соотношение индексов в формуле $ C_xH_yO_zCl_k $ соответствует соотношению количеств веществ: $ x : y : z : k = n(C) : n(H) : n(O) : n(Cl) $. Чтобы найти целочисленное соотношение, разделим все полученные значения на наименьшее из них (в данном случае, на $ n(Cl) \approx 1,058 $ моль).

$ x = \frac{n(C)}{n_{min}} = \frac{2,117}{1,058} \approx 2,00 $
$ y = \frac{n(H)}{n_{min}} = \frac{3,17}{1,058} \approx 2,996 \approx 3,00 $
$ z = \frac{n(O)}{n_{min}} = \frac{2,116}{1,058} \approx 1,999 \approx 2,00 $
$ k = \frac{n(Cl)}{n_{min}} = \frac{1,058}{1,058} = 1,00 $

Полученные числа являются индексами в простейшей формуле. Соотношение $ x : y : z : k $ равно $ 2 : 3 : 2 : 1 $.

4. Следовательно, простейшая формула соединения – $ C_2H_3O_2Cl $.

Ответ: $ C_2H_3O_2Cl $.