Страница 11 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

1-40. Вычислите массовые доли элементов в следующих соединениях:

а) $Al_2O_3$

б) $P_2S_5$

в) $Fe_3O_4$

г) $Al_4C_3$

Для вычисления массовой доли элемента в химическом соединении используется общая формула:

$ω(Э) = \frac{n \cdot A_r(Э)}{M_r(соединения)} \cdot 100\%$

где $ω(Э)$ – массовая доля элемента, $n$ – число атомов этого элемента в формуле соединения (индекс), $A_r(Э)$ – относительная атомная масса элемента, а $M_r(соединения)$ – относительная молекулярная масса всего соединения.

Относительные атомные массы элементов возьмем из Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, округлив их до целых чисел.

а) Al₂O₃

Дано:

Найти:

Решение:

1. Сначала вычислим относительную молекулярную массу оксида алюминия ($Al_2O_3$). Она равна сумме произведений относительных атомных масс элементов на число их атомов в молекуле.

$M_r(Al_2O_3) = 2 \cdot A_r(Al) + 3 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 27 + 3 \cdot 16 = 54 + 48 = 102$.

2. Теперь вычислим массовую долю алюминия ($Al$) в соединении.

$ω(Al) = \frac{2 \cdot A_r(Al)}{M_r(Al_2O_3)} \cdot 100\% = \frac{2 \cdot 27}{102} \cdot 100\% = \frac{54}{102} \cdot 100\% \approx 52,94\%$.

3. Вычислим массовую долю кислорода ($O$) в соединении.

$ω(O) = \frac{3 \cdot A_r(O)}{M_r(Al_2O_3)} \cdot 100\% = \frac{3 \cdot 16}{102} \cdot 100\% = \frac{48}{102} \cdot 100\% \approx 47,06\%$.

Проверка: сумма массовых долей всех элементов в соединении должна быть равна 100%.

$ω(Al) + ω(O) = 52,94\% + 47,06\% = 100\%$.

Ответ: в оксиде алюминия ($Al_2O_3$) массовая доля алюминия составляет примерно $52,94\%$, а массовая доля кислорода – $47,06\%$.

б) P₂S₅

Дано:

Найти:

Решение:

1. Вычислим относительную молекулярную массу сульфида фосфора(V) ($P_2S_5$).

$M_r(P_2S_5) = 2 \cdot A_r(P) + 5 \cdot A_r(S) = 2 \cdot 31 + 5 \cdot 32 = 62 + 160 = 222$.

2. Вычислим массовую долю фосфора ($P$).

$ω(P) = \frac{2 \cdot A_r(P)}{M_r(P_2S_5)} \cdot 100\% = \frac{2 \cdot 31}{222} \cdot 100\% = \frac{62}{222} \cdot 100\% \approx 27,93\%$.

3. Вычислим массовую долю серы ($S$).

$ω(S) = \frac{5 \cdot A_r(S)}{M_r(P_2S_5)} \cdot 100\% = \frac{5 \cdot 32}{222} \cdot 100\% = \frac{160}{222} \cdot 100\% \approx 72,07\%$.

Проверка: $27,93\% + 72,07\% = 100\%$.

Ответ: в сульфиде фосфора(V) ($P_2S_5$) массовая доля фосфора составляет примерно $27,93\%$, а массовая доля серы – $72,07\%$.

в) Fe₃O₄

Дано:

Найти:

Решение:

1. Вычислим относительную молекулярную массу железной окалины ($Fe_3O_4$).

$M_r(Fe_3O_4) = 3 \cdot A_r(Fe) + 4 \cdot A_r(O) = 3 \cdot 56 + 4 \cdot 16 = 168 + 64 = 232$.

2. Вычислим массовую долю железа ($Fe$).

$ω(Fe) = \frac{3 \cdot A_r(Fe)}{M_r(Fe_3O_4)} \cdot 100\% = \frac{3 \cdot 56}{232} \cdot 100\% = \frac{168}{232} \cdot 100\% \approx 72,41\%$.

3. Вычислим массовую долю кислорода ($O$).

$ω(O) = \frac{4 \cdot A_r(O)}{M_r(Fe_3O_4)} \cdot 100\% = \frac{4 \cdot 16}{232} \cdot 100\% = \frac{64}{232} \cdot 100\% \approx 27,59\%$.

Проверка: $72,41\% + 27,59\% = 100\%$.

Ответ: в железной окалине ($Fe_3O_4$) массовая доля железа составляет примерно $72,41\%$, а массовая доля кислорода – $27,59\%$.

г) Al₄C₃

Дано:

Найти:

Решение:

1. Вычислим относительную молекулярную массу карбида алюминия ($Al_4C_3$).

$M_r(Al_4C_3) = 4 \cdot A_r(Al) + 3 \cdot A_r(C) = 4 \cdot 27 + 3 \cdot 12 = 108 + 36 = 144$.

2. Вычислим массовую долю алюминия ($Al$).

$ω(Al) = \frac{4 \cdot A_r(Al)}{M_r(Al_4C_3)} \cdot 100\% = \frac{4 \cdot 27}{144} \cdot 100\% = \frac{108}{144} \cdot 100\% = 75\%$.

3. Вычислим массовую долю углерода ($C$).

$ω(C) = \frac{3 \cdot A_r(C)}{M_r(Al_4C_3)} \cdot 100\% = \frac{3 \cdot 12}{144} \cdot 100\% = \frac{36}{144} \cdot 100\% = 25\%$.

Проверка: $75\% + 25\% = 100\%$.

Ответ: в карбиде алюминия ($Al_4C_3$) массовая доля алюминия составляет $75\%$, а массовая доля углерода – $25\%$.

1-41. Вычислите массовые доли элементов в следующих соединениях:

а) $FeS_2$

б) $Ag_2O$

в) $CuCl_2$

г) $Ca_3N_2$.

Массовая доля элемента в химическом соединении — это отношение массы этого элемента в соединении к массе всего соединения. Она вычисляется по следующей формуле:

$ \omega(\text{Э}) = \frac{n \cdot A_r(\text{Э})}{M_r(\text{вещества})} \cdot 100\% $

где:
$ \omega(\text{Э}) $ — массовая доля элемента;
$ n $ — число атомов данного элемента в формуле соединения (индекс);
$ A_r(\text{Э}) $ — относительная атомная масса элемента (из Периодической таблицы);
$ M_r(\text{вещества}) $ — относительная молекулярная масса всего соединения.

Для расчетов используем округленные значения относительных атомных масс:
$ A_r(\text{Fe}) = 56 $; $ A_r(\text{S}) = 32 $; $ A_r(\text{Ag}) = 108 $; $ A_r(\text{O}) = 16 $; $ A_r(\text{Cu}) = 63.5 $; $ A_r(\text{Cl}) = 35.5 $; $ A_r(\text{Ca}) = 40 $; $ A_r(\text{N}) = 14 $.

а) FeS₂

Дано:

Соединение $ \text{FeS}_2 $ (дисульфид железа)

Найти:

$ \omega(\text{Fe}) $ — ?

$ \omega(\text{S}) $ — ?

Решение:

1. Найдем относительную молекулярную массу $ \text{FeS}_2 $:
$ M_r(\text{FeS}_2) = A_r(\text{Fe}) + 2 \cdot A_r(\text{S}) = 56 + 2 \cdot 32 = 120 $.

2. Рассчитаем массовые доли железа ($ \text{Fe} $) и серы ($ \text{S} $):
$ \omega(\text{Fe}) = \frac{1 \cdot A_r(\text{Fe})}{M_r(\text{FeS}_2)} \cdot 100\% = \frac{56}{120} \cdot 100\% \approx 46.67\% $
$ \omega(\text{S}) = \frac{2 \cdot A_r(\text{S})}{M_r(\text{FeS}_2)} \cdot 100\% = \frac{2 \cdot 32}{120} \cdot 100\% = \frac{64}{120} \cdot 100\% \approx 53.33\% $

Для проверки можно сложить полученные массовые доли: $ 46.67\% + 53.33\% = 100\% $. Расчеты верны.

Ответ: массовая доля железа $ \omega(\text{Fe}) = 46.67\% $, массовая доля серы $ \omega(\text{S}) = 53.33\% $.

б) Ag₂O

Дано:

Соединение $ \text{Ag}_2\text{O} $ (оксид серебра(I))

Найти:

$ \omega(\text{Ag}) $ — ?

$ \omega(\text{O}) $ — ?

Решение:

1. Найдем относительную молекулярную массу $ \text{Ag}_2\text{O} $:
$ M_r(\text{Ag}_2\text{O}) = 2 \cdot A_r(\text{Ag}) + 1 \cdot A_r(\text{O}) = 2 \cdot 108 + 16 = 232 $.

2. Рассчитаем массовые доли серебра ($ \text{Ag} $) и кислорода ($ \text{O} $):
$ \omega(\text{Ag}) = \frac{2 \cdot A_r(\text{Ag})}{M_r(\text{Ag}_2\text{O})} \cdot 100\% = \frac{216}{232} \cdot 100\% \approx 93.10\% $
$ \omega(\text{O}) = \frac{1 \cdot A_r(\text{O})}{M_r(\text{Ag}_2\text{O})} \cdot 100\% = \frac{16}{232} \cdot 100\% \approx 6.90\% $

Проверка: $ 93.10\% + 6.90\% = 100\% $.

Ответ: массовая доля серебра $ \omega(\text{Ag}) = 93.10\% $, массовая доля кислорода $ \omega(\text{O}) = 6.90\% $.

в) CuCl₂

Дано:

Соединение $ \text{CuCl}_2 $ (хлорид меди(II))

Найти:

$ \omega(\text{Cu}) $ — ?

$ \omega(\text{Cl}) $ — ?

Решение:

1. Найдем относительную молекулярную массу $ \text{CuCl}_2 $:
$ M_r(\text{CuCl}_2) = A_r(\text{Cu}) + 2 \cdot A_r(\text{Cl}) = 63.5 + 2 \cdot 35.5 = 134.5 $.

2. Рассчитаем массовые доли меди ($ \text{Cu} $) и хлора ($ \text{Cl} $):
$ \omega(\text{Cu}) = \frac{1 \cdot A_r(\text{Cu})}{M_r(\text{CuCl}_2)} \cdot 100\% = \frac{63.5}{134.5} \cdot 100\% \approx 47.21\% $
$ \omega(\text{Cl}) = \frac{2 \cdot A_r(\text{Cl})}{M_r(\text{CuCl}_2)} \cdot 100\% = \frac{2 \cdot 35.5}{134.5} \cdot 100\% = \frac{71}{134.5} \cdot 100\% \approx 52.79\% $

Проверка: $ 47.21\% + 52.79\% = 100\% $.

Ответ: массовая доля меди $ \omega(\text{Cu}) = 47.21\% $, массовая доля хлора $ \omega(\text{Cl}) = 52.79\% $.

г) Ca₃N₂

Дано:

Соединение $ \text{Ca}_3\text{N}_2 $ (нитрид кальция)

Найти:

$ \omega(\text{Ca}) $ — ?

$ \omega(\text{N}) $ — ?

Решение:

1. Найдем относительную молекулярную массу $ \text{Ca}_3\text{N}_2 $:
$ M_r(\text{Ca}_3\text{N}_2) = 3 \cdot A_r(\text{Ca}) + 2 \cdot A_r(\text{N}) = 3 \cdot 40 + 2 \cdot 14 = 120 + 28 = 148 $.

2. Рассчитаем массовые доли кальция ($ \text{Ca} $) и азота ($ \text{N} $):
$ \omega(\text{Ca}) = \frac{3 \cdot A_r(\text{Ca})}{M_r(\text{Ca}_3\text{N}_2)} \cdot 100\% = \frac{120}{148} \cdot 100\% \approx 81.08\% $
$ \omega(\text{N}) = \frac{2 \cdot A_r(\text{N})}{M_r(\text{Ca}_3\text{N}_2)} \cdot 100\% = \frac{28}{148} \cdot 100\% \approx 18.92\% $

Проверка: $ 81.08\% + 18.92\% = 100\% $.

Ответ: массовая доля кальция $ \omega(\text{Ca}) = 81.08\% $, массовая доля азота $ \omega(\text{N}) = 18.92\% $.

1-42. Вычислите массовые доли элементов в следующих соединениях:

а) $CaCO_3$

б) $CuSO_4$

в) $C_7H_{16}$

г) $C_5H_8O_2$

а) CaCO₃

Дано:

Соединение: карбонат кальция ($\text{CaCO}_3$)

Относительные атомные массы элементов (округленные):

$Ar(\text{Ca}) = 40$

$Ar(\text{C}) = 12$

$Ar(\text{O}) = 16$

Найти:

Массовые доли элементов $ω(\text{Ca})$, $ω(\text{C})$, $ω(\text{O})$.

Решение:

1. Массовая доля элемента ($ω$) в соединении вычисляется по формуле:

$ω(\text{Э}) = \frac{n \cdot Ar(\text{Э})}{Mr(\text{соед.})} \cdot 100\%$

где $n$ — число атомов элемента в формуле, $Ar(\text{Э})$ — относительная атомная масса элемента, а $Mr(\text{соед.})$ — относительная молекулярная масса соединения.

2. Вычислим относительную молекулярную массу карбоната кальция ($\text{CaCO}_3$):

$Mr(\text{CaCO}_3) = 1 \cdot Ar(\text{Ca}) + 1 \cdot Ar(\text{C}) + 3 \cdot Ar(\text{O}) = 40 + 12 + 3 \cdot 16 = 40 + 12 + 48 = 100$.

3. Вычислим массовые доли каждого элемента:

Массовая доля кальция (Ca): $ω(\text{Ca}) = \frac{1 \cdot 40}{100} \cdot 100\% = 40\%$.

Массовая доля углерода (C): $ω(\text{C}) = \frac{1 \cdot 12}{100} \cdot 100\% = 12\%$.

Массовая доля кислорода (O): $ω(\text{O}) = \frac{3 \cdot 16}{100} \cdot 100\% = \frac{48}{100} \cdot 100\% = 48\%$.

Ответ: в $\text{CaCO}_3$ массовая доля кальция составляет 40%, углерода — 12%, кислорода — 48%.

б) CuSO₄

Дано:

Соединение: сульфат меди(II) ($\text{CuSO}_4$)

Относительные атомные массы элементов (округленные):

$Ar(\text{Cu}) = 64$

$Ar(\text{S}) = 32$

$Ar(\text{O}) = 16$

Найти:

Массовые доли элементов $ω(\text{Cu})$, $ω(\text{S})$, $ω(\text{O})$.

Решение:

1. Вычислим относительную молекулярную массу сульфата меди(II) ($\text{CuSO}_4$):

$Mr(\text{CuSO}_4) = 1 \cdot Ar(\text{Cu}) + 1 \cdot Ar(\text{S}) + 4 \cdot Ar(\text{O}) = 64 + 32 + 4 \cdot 16 = 64 + 32 + 64 = 160$.

2. Вычислим массовые доли каждого элемента по формуле $ω(\text{Э}) = \frac{n \cdot Ar(\text{Э})}{Mr(\text{соед.})} \cdot 100\%$:

Массовая доля меди (Cu): $ω(\text{Cu}) = \frac{1 \cdot 64}{160} \cdot 100\% = 0.4 \cdot 100\% = 40\%$.

Массовая доля серы (S): $ω(\text{S}) = \frac{1 \cdot 32}{160} \cdot 100\% = 0.2 \cdot 100\% = 20\%$.

Массовая доля кислорода (O): $ω(\text{O}) = \frac{4 \cdot 16}{160} \cdot 100\% = \frac{64}{160} \cdot 100\% = 0.4 \cdot 100\% = 40\%$.

Ответ: в $\text{CuSO}_4$ массовая доля меди составляет 40%, серы — 20%, кислорода — 40%.

в) C₇H₁₆

Дано:

Соединение: гептан ($\text{C}_7\text{H}_{16}$)

Относительные атомные массы элементов (округленные):

$Ar(\text{C}) = 12$

$Ar(\text{H}) = 1$

Найти:

Массовые доли элементов $ω(\text{C})$, $ω(\text{H})$.

Решение:

1. Вычислим относительную молекулярную массу гептана ($\text{C}_7\text{H}_{16}$):

$Mr(\text{C}_7\text{H}_{16}) = 7 \cdot Ar(\text{C}) + 16 \cdot Ar(\text{H}) = 7 \cdot 12 + 16 \cdot 1 = 84 + 16 = 100$.

2. Вычислим массовые доли каждого элемента:

Массовая доля углерода (C): $ω(\text{C}) = \frac{7 \cdot 12}{100} \cdot 100\% = 84\%$.

Массовая доля водорода (H): $ω(\text{H}) = \frac{16 \cdot 1}{100} \cdot 100\% = 16\%$.

Ответ: в $\text{C}_7\text{H}_{16}$ массовая доля углерода составляет 84%, водорода — 16%.

г) C₅H₈O₂

Дано:

Соединение: ($\text{C}_5\text{H}_8\text{O}_2$)

Относительные атомные массы элементов (округленные):

$Ar(\text{C}) = 12$

$Ar(\text{H}) = 1$

$Ar(\text{O}) = 16$

Найти:

Массовые доли элементов $ω(\text{C})$, $ω(\text{H})$, $ω(\text{O})$.

Решение:

1. Вычислим относительную молекулярную массу соединения ($\text{C}_5\text{H}_8\text{O}_2$):

$Mr(\text{C}_5\text{H}_8\text{O}_2) = 5 \cdot Ar(\text{C}) + 8 \cdot Ar(\text{H}) + 2 \cdot Ar(\text{O}) = 5 \cdot 12 + 8 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 60 + 8 + 32 = 100$.

2. Вычислим массовые доли каждого элемента:

Массовая доля углерода (C): $ω(\text{C}) = \frac{5 \cdot 12}{100} \cdot 100\% = 60\%$.

Массовая доля водорода (H): $ω(\text{H}) = \frac{8 \cdot 1}{100} \cdot 100\% = 8\%$.

Массовая доля кислорода (O): $ω(\text{O}) = \frac{2 \cdot 16}{100} \cdot 100\% = \frac{32}{100} \cdot 100\% = 32\%$.

Ответ: в $\text{C}_5\text{H}_8\text{O}_2$ массовая доля углерода составляет 60%, водорода — 8%, кислорода — 32%.

1-43. В каком из соединений массовая доля кислорода больше:

а) $FeO$, $Fe_3O_4$, $Fe_2O_3$;

б) $Fe_2O_3$, $Al_2O_3$, $B_2O_3$?

Для решения задачи необходимо найти соединение с наибольшей массовой долей кислорода. Массовая доля элемента в соединении рассчитывается по формуле:

$ \omega(Э) = \frac{n \cdot Ar(Э)}{Mr(соединения)} \cdot 100\% $

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

Для расчетов используем округленные относительные атомные массы:

• $Ar(Fe) = 56$
• $Ar(O) = 16$
• $Ar(Al) = 27$
• $Ar(B) = 11$

а) Дано:
Соединения: $FeO$, $Fe_3O_4$, $Fe_2O_3$.
$Ar(Fe) = 56$
$Ar(O) = 16$

Найти:

Соединение с наибольшей массовой долей кислорода $\omega(O)$.

Решение:

1. Рассчитаем относительные молекулярные массы ($Mr$) соединений:

$Mr(FeO) = Ar(Fe) + Ar(O) = 56 + 16 = 72$

$Mr(Fe_3O_4) = 3 \cdot Ar(Fe) + 4 \cdot Ar(O) = 3 \cdot 56 + 4 \cdot 16 = 168 + 64 = 232$

$Mr(Fe_2O_3) = 2 \cdot Ar(Fe) + 3 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 56 + 3 \cdot 16 = 112 + 48 = 160$

2. Рассчитаем массовую долю кислорода ($\omega(O)$) для каждого соединения:

Для $FeO$: $\omega(O) = \frac{1 \cdot Ar(O)}{Mr(FeO)} = \frac{1 \cdot 16}{72} \approx 0.2222$, или $22.22\%$

Для $Fe_3O_4$: $\omega(O) = \frac{4 \cdot Ar(O)}{Mr(Fe_3O_4)} = \frac{4 \cdot 16}{232} = \frac{64}{232} \approx 0.2759$, или $27.59\%$

Для $Fe_2O_3$: $\omega(O) = \frac{3 \cdot Ar(O)}{Mr(Fe_2O_3)} = \frac{3 \cdot 16}{160} = \frac{48}{160} = 0.3$, или $30.00\%$

3. Сравним полученные значения:

$30.00\% (Fe_2O_3) > 27.59\% (Fe_3O_4) > 22.22\% (FeO)$

Наибольшая массовая доля кислорода содержится в оксиде железа(III).

Ответ: наибольшая массовая доля кислорода в соединении $Fe_2O_3$.

б) Дано:
Соединения: $Fe_2O_3$, $Al_2O_3$, $B_2O_3$.
$Ar(Fe) = 56$
$Ar(Al) = 27$
$Ar(B) = 11$
$Ar(O) = 16$

Найти:

Соединение с наибольшей массовой долей кислорода $\omega(O)$.

Решение:

Все три соединения имеют общую формулу $Э_2О_3$. Массовая доля кислорода в таких соединениях зависит от атомной массы элемента $Э$:

$ \omega(O) = \frac{3 \cdot Ar(O)}{2 \cdot Ar(Э) + 3 \cdot Ar(O)} = \frac{48}{2 \cdot Ar(Э) + 48} $

Из формулы видно, что чем меньше атомная масса элемента $Э$, тем меньше значение знаменателя дроби и, следовательно, тем больше будет массовая доля кислорода.

Сравним атомные массы элементов:

$Ar(B) = 11$

$Ar(Al) = 27$

$Ar(Fe) = 56$

Поскольку $Ar(B) < Ar(Al) < Ar(Fe)$, можно сделать вывод, что ряд по увеличению массовой доли кислорода будет обратным: $\omega(O)$ в $Fe_2O_3 < \omega(O)$ в $Al_2O_3 < \omega(O)$ в $B_2O_3$.

Проведем расчеты для подтверждения:

1. Для $Fe_2O_3$: $\omega(O) = 30.00\%$ (рассчитано в пункте а).

2. Для $Al_2O_3$:

$Mr(Al_2O_3) = 2 \cdot 27 + 3 \cdot 16 = 54 + 48 = 102$

$\omega(O) = \frac{3 \cdot 16}{102} = \frac{48}{102} \approx 0.4706$, или $47.06\%$

3. Для $B_2O_3$:

$Mr(B_2O_3) = 2 \cdot 11 + 3 \cdot 16 = 22 + 48 = 70$

$\omega(O) = \frac{3 \cdot 16}{70} = \frac{48}{70} \approx 0.6857$, или $68.57\%$

Сравним полученные значения:

$68.57\% (B_2O_3) > 47.06\% (Al_2O_3) > 30.00\% (Fe_2O_3)$

Наибольшая массовая доля кислорода содержится в оксиде бора.

Ответ: наибольшая массовая доля кислорода в соединении $B_2O_3$.

1-44. Вычислите массовые доли элементов в следующих соединениях:

а) $H_3PO_4$

б) $Na_2SiO_3$

в) $BaSO_4$

г) $KClO_3$.

Дано:

Соединения для расчета массовых долей элементов:
а) $\mathrm{H_3PO_4}$ (ортофосфорная кислота)
б) $\mathrm{Na_2SiO_3}$ (силикат натрия)
в) $\mathrm{BaSO_4}$ (сульфат бария)
г) $\mathrm{KClO_3}$ (хлорат калия)

Найти:

Массовые доли элементов $\omega(Э)$ в каждом из данных соединений.

Решение:

Массовая доля элемента ($\omega$) в химическом соединении вычисляется по общей формуле:
$\omega(Э) = \frac{n \cdot Ar(Э)}{\mathrm{Mr}(\text{соед.})} \cdot 100\%$,
где $n$ — количество атомов данного элемента в одной формульной единице соединения, $Ar(Э)$ — относительная атомная масса элемента, а $\mathrm{Mr}(\text{соед.})$ — относительная молекулярная (или формульная) масса всего соединения.

Для проведения расчетов воспользуемся округленными значениями относительных атомных масс из Периодической таблицы химических элементов Д. И. Менделеева:
$Ar(\mathrm{H}) = 1$; $Ar(\mathrm{P}) = 31$; $Ar(\mathrm{O}) = 16$; $Ar(\mathrm{Na}) = 23$; $Ar(\mathrm{Si}) = 28$; $Ar(\mathrm{Ba}) = 137$; $Ar(\mathrm{S}) = 32$; $Ar(\mathrm{K}) = 39$; $Ar(\mathrm{Cl}) = 35.5$.

а) H₃PO₄

1. Сначала вычислим относительную молекулярную массу ортофосфорной кислоты ($\mathrm{H_3PO_4}$):
$\mathrm{Mr(H_3PO_4)} = 3 \cdot Ar(\mathrm{H}) + 1 \cdot Ar(\mathrm{P}) + 4 \cdot Ar(\mathrm{O}) = 3 \cdot 1 + 31 + 4 \cdot 16 = 3 + 31 + 64 = 98$.

2. Теперь рассчитаем массовые доли каждого элемента в соединении:
Массовая доля водорода (H): $\omega(\mathrm{H}) = \frac{3 \cdot 1}{98} \cdot 100\% \approx 3.06\%$.
Массовая доля фосфора (P): $\omega(\mathrm{P}) = \frac{1 \cdot 31}{98} \cdot 100\% \approx 31.63\%$.
Массовая доля кислорода (O): $\omega(\mathrm{O}) = \frac{4 \cdot 16}{98} \cdot 100\% \approx 65.31\%$.

Ответ:массовые доли элементов в $\mathrm{H_3PO_4}$ равны: $\omega(\mathrm{H}) \approx 3.06\%$, $\omega(\mathrm{P}) \approx 31.63\%$, $\omega(\mathrm{O}) \approx 65.31\%$.

б) Na₂SiO₃

1. Вычислим относительную формульную массу силиката натрия ($\mathrm{Na_2SiO_3}$):
$\mathrm{Mr(Na_2SiO_3)} = 2 \cdot Ar(\mathrm{Na}) + 1 \cdot Ar(\mathrm{Si}) + 3 \cdot Ar(\mathrm{O}) = 2 \cdot 23 + 28 + 3 \cdot 16 = 46 + 28 + 48 = 122$.

2. Рассчитаем массовые доли элементов:
Массовая доля натрия (Na): $\omega(\mathrm{Na}) = \frac{2 \cdot 23}{122} \cdot 100\% \approx 37.70\%$.
Массовая доля кремния (Si): $\omega(\mathrm{Si}) = \frac{1 \cdot 28}{122} \cdot 100\% \approx 22.95\%$.
Массовая доля кислорода (O): $\omega(\mathrm{O}) = \frac{3 \cdot 16}{122} \cdot 100\% \approx 39.34\%$.

Ответ:массовые доли элементов в $\mathrm{Na_2SiO_3}$ равны: $\omega(\mathrm{Na}) \approx 37.70\%$, $\omega(\mathrm{Si}) \approx 22.95\%$, $\omega(\mathrm{O}) \approx 39.34\%$.

в) BaSO₄

1. Вычислим относительную формульную массу сульфата бария ($\mathrm{BaSO_4}$):
$\mathrm{Mr(BaSO_4)} = 1 \cdot Ar(\mathrm{Ba}) + 1 \cdot Ar(\mathrm{S}) + 4 \cdot Ar(\mathrm{O}) = 137 + 32 + 4 \cdot 16 = 137 + 32 + 64 = 233$.

2. Рассчитаем массовые доли элементов:
Массовая доля бария (Ba): $\omega(\mathrm{Ba}) = \frac{1 \cdot 137}{233} \cdot 100\% \approx 58.80\%$.
Массовая доля серы (S): $\omega(\mathrm{S}) = \frac{1 \cdot 32}{233} \cdot 100\% \approx 13.73\%$.
Массовая доля кислорода (O): $\omega(\mathrm{O}) = \frac{4 \cdot 16}{233} \cdot 100\% \approx 27.47\%$.

Ответ:массовые доли элементов в $\mathrm{BaSO_4}$ равны: $\omega(\mathrm{Ba}) \approx 58.80\%$, $\omega(\mathrm{S}) \approx 13.73\%$, $\omega(\mathrm{O}) \approx 27.47\%$.

г) KClO₃

1. Вычислим относительную формульную массу хлората калия ($\mathrm{KClO_3}$):
$\mathrm{Mr(KClO_3)} = 1 \cdot Ar(\mathrm{K}) + 1 \cdot Ar(\mathrm{Cl}) + 3 \cdot Ar(\mathrm{O}) = 39 + 35.5 + 3 \cdot 16 = 39 + 35.5 + 48 = 122.5$.

2. Рассчитаем массовые доли элементов:
Массовая доля калия (K): $\omega(\mathrm{K}) = \frac{1 \cdot 39}{122.5} \cdot 100\% \approx 31.84\%$.
Массовая доля хлора (Cl): $\omega(\mathrm{Cl}) = \frac{1 \cdot 35.5}{122.5} \cdot 100\% \approx 28.98\%$.
Массовая доля кислорода (O): $\omega(\mathrm{O}) = \frac{3 \cdot 16}{122.5} \cdot 100\% \approx 39.18\%$.

Ответ:массовые доли элементов в $\mathrm{KClO_3}$ равны: $\omega(\mathrm{K}) \approx 31.84\%$, $\omega(\mathrm{Cl}) \approx 28.98\%$, $\omega(\mathrm{O}) \approx 39.18\%$.

1-45. Вычислите массовые доли элементов в следующих соединениях:

а) $\text{Mg(NO}_3\text{)}_2$

б) $\text{Al}_2\text{(SO}_4\text{)}_3$

в) $\text{Ca}_3\text{(PO}_4\text{)}_2$

Для вычисления массовых долей элементов в соединениях используется следующая формула:

$ω(Э) = \frac{n \times A_r(Э)}{Mr(\text{вещества})} \times 100\%$

где $ω(Э)$ – массовая доля элемента, $n$ – число атомов данного элемента в формуле соединения, $A_r(Э)$ – относительная атомная масса элемента, $Mr(\text{вещества})$ – относительная молекулярная масса всего соединения.

Относительные атомные массы элементов, округленные до целых чисел, берутся из периодической таблицы Д.И. Менделеева.

а) Mg(NO₃)₂

Дано:

Соединение: нитрат магния, $Mg(NO_3)_2$.

Относительные атомные массы: $A_r(Mg) = 24$; $A_r(N) = 14$; $A_r(O) = 16$.

Найти:

Массовые доли элементов: $ω(Mg)$, $ω(N)$, $ω(O)$.

Решение:

1. Вычислим относительную молекулярную массу нитрата магния $Mr(Mg(NO_3)_2)$. В одной формульной единице содержится 1 атом магния, 2 атома азота и $2 \times 3 = 6$ атомов кислорода.

$Mr(Mg(NO_3)_2) = 1 \cdot A_r(Mg) + 2 \cdot A_r(N) + 6 \cdot A_r(O) = 1 \cdot 24 + 2 \cdot 14 + 6 \cdot 16 = 24 + 28 + 96 = 148$.

2. Рассчитаем массовые доли каждого элемента.

Массовая доля магния (Mg):

$ω(Mg) = \frac{1 \cdot A_r(Mg)}{Mr(Mg(NO_3)_2)} \times 100\% = \frac{24}{148} \times 100\% \approx 16,22\%$.

Массовая доля азота (N):

$ω(N) = \frac{2 \cdot A_r(N)}{Mr(Mg(NO_3)_2)} \times 100\% = \frac{28}{148} \times 100\% \approx 18,92\%$.

Массовая доля кислорода (O):

$ω(O) = \frac{6 \cdot A_r(O)}{Mr(Mg(NO_3)_2)} \times 100\% = \frac{96}{148} \times 100\% \approx 64,86\%$.

Ответ: Массовые доли элементов в нитрате магния: $ω(Mg) \approx 16,22\%$, $ω(N) \approx 18,92\%$, $ω(O) \approx 64,86\%$.

б) Al₂(SO₄)₃

Дано:

Соединение: сульфат алюминия, $Al_2(SO_4)_3$.

Относительные атомные массы: $A_r(Al) = 27$; $A_r(S) = 32$; $A_r(O) = 16$.

Найти:

Массовые доли элементов: $ω(Al)$, $ω(S)$, $ω(O)$.

Решение:

1. Вычислим относительную молекулярную массу сульфата алюминия $Mr(Al_2(SO_4)_3)$. В одной формульной единице содержится 2 атома алюминия, 3 атома серы и $3 \times 4 = 12$ атомов кислорода.

$Mr(Al_2(SO_4)_3) = 2 \cdot A_r(Al) + 3 \cdot A_r(S) + 12 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 27 + 3 \cdot 32 + 12 \cdot 16 = 54 + 96 + 192 = 342$.

2. Рассчитаем массовые доли каждого элемента.

Массовая доля алюминия (Al):

$ω(Al) = \frac{2 \cdot A_r(Al)}{Mr(Al_2(SO_4)_3)} \times 100\% = \frac{54}{342} \times 100\% \approx 15,79\%$.

Массовая доля серы (S):

$ω(S) = \frac{3 \cdot A_r(S)}{Mr(Al_2(SO_4)_3)} \times 100\% = \frac{96}{342} \times 100\% \approx 28,07\%$.

Массовая доля кислорода (O):

$ω(O) = \frac{12 \cdot A_r(O)}{Mr(Al_2(SO_4)_3)} \times 100\% = \frac{192}{342} \times 100\% \approx 56,14\%$.

Ответ: Массовые доли элементов в сульфате алюминия: $ω(Al) \approx 15,79\%$, $ω(S) \approx 28,07\%$, $ω(O) \approx 56,14\%$.

в) Ca₃(PO₄)₂

Дано:

Соединение: фосфат кальция, $Ca_3(PO_4)_2$.

Относительные атомные массы: $A_r(Ca) = 40$; $A_r(P) = 31$; $A_r(O) = 16$.

Найти:

Массовые доли элементов: $ω(Ca)$, $ω(P)$, $ω(O)$.

Решение:

1. Вычислим относительную молекулярную массу фосфата кальция $Mr(Ca_3(PO_4)_2)$. В одной формульной единице содержится 3 атома кальция, 2 атома фосфора и $2 \times 4 = 8$ атомов кислорода.

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

2. Рассчитаем массовые доли каждого элемента.

Массовая доля кальция (Ca):

$ω(Ca) = \frac{3 \cdot A_r(Ca)}{Mr(Ca_3(PO_4)_2)} \times 100\% = \frac{120}{310} \times 100\% \approx 38,71\%$.

Массовая доля фосфора (P):

$ω(P) = \frac{2 \cdot A_r(P)}{Mr(Ca_3(PO_4)_2)} \times 100\% = \frac{62}{310} \times 100\% = 20,00\%$.

Массовая доля кислорода (O):

$ω(O) = \frac{8 \cdot A_r(O)}{Mr(Ca_3(PO_4)_2)} \times 100\% = \frac{128}{310} \times 100\% \approx 41,29\%$.

Ответ: Массовые доли элементов в фосфате кальция: $ω(Ca) \approx 38,71\%$, $ω(P) = 20,00\%$, $ω(O) \approx 41,29\%$.