Страница 51 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

1. Что показывает химическая формула? Приведите примеры.

Что показывает химическая формула? Приведите примеры.

Химическая формула — это условное обозначение состава вещества с помощью химических знаков (символов элементов) и чисел (индексов). Химическая формула предоставляет как качественную, так и количественную информацию о веществе.

Качественная информация: формула показывает, из атомов каких химических элементов состоит вещество. Каждый элемент представлен своим символом из Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева (например, $H$ — водород, $C$ — углерод, $O$ — кислород, $Na$ — натрий).

Количественная информация: формула показывает, сколько атомов каждого элемента содержится в одной структурной единице вещества (например, в молекуле) или каково соотношение атомов (ионов) в веществе. Это количество указывается с помощью подстрочного индекса — цифры, которая ставится справа внизу от символа элемента. Если индекс равен 1, он не указывается.

Таким образом, химическая формула отражает постоянство состава вещества.

Примеры:

• Формула воды — $H_2O$. Она показывает, что вещество состоит из элементов водорода ($H$) и кислорода ($O$). Количественно одна молекула воды содержит два атома водорода и один атом кислорода.
• Формула поваренной соли (хлорида натрия) — $NaCl$. Она показывает, что вещество состоит из элементов натрия ($Na$) и хлора ($Cl$). В этом ионном соединении соотношение ионов натрия и ионов хлора составляет 1:1.
• Формула серной кислоты — $H_2SO_4$. Она показывает, что вещество состоит из элементов водорода ($H$), серы ($S$) и кислорода ($O$). Одна молекула кислоты содержит два атома водорода, один атом серы и четыре атома кислорода.
• Формула гидроксида кальция — $Ca(OH)_2$. Скобки в формуле показывают, что индекс 2 относится ко всей группе атомов $OH$ (гидроксогруппе). Таким образом, одна формульная единица содержит один атом кальция ($Ca$), два атома кислорода ($O$) и два атома водорода ($H$).

Ответ: Химическая формула показывает качественный состав вещества (из атомов каких элементов оно состоит) и количественный состав (сколько атомов каждого элемента входит в состав одной молекулы или каково соотношение ионов в формульной единице). Примеры: $CO_2$ — молекула состоит из одного атома углерода и двух атомов кислорода; $Al_2S_3$ — в веществе на два атома алюминия приходится три атома серы.

2. Можно ли выразить массу сульфида железа следующими числами:

a) 44 а. е. м.;

б) 176 а. е. м.;

в) 150 а. е. м.;

г) 264 а. е. м.?

Почему?

Чтобы определить, можно ли выразить массу сульфида железа предложенными числами, необходимо знать массу одной формульной единицы этого вещества. Масса любого количества вещества должна быть кратна массе одной его структурной единицы (молекулы или формульной единицы), то есть должна представлять собой массу целого числа таких единиц.

Решение

1. Определим химическую формулу сульфида железа. Железо (Fe) — металл, который чаще всего проявляет валентность II или III. Сера (S) в сульфидах имеет валентность II. Наиболее распространенным и простым является сульфид железа(II), химическая формула которого — FeS.

2. Рассчитаем относительную молекулярную массу ($M_r$) сульфида железа(II) (FeS). Для этого воспользуемся значениями относительных атомных масс ($Ar$) химических элементов из Периодической системы Д. И. Менделеева, округлив их до целых чисел:

$Ar(Fe) \approx 56$

$Ar(S) \approx 32$

Относительная молекулярная масса FeS равна сумме относительных атомных масс составляющих его атомов:

$M_r(FeS) = Ar(Fe) + Ar(S) = 56 + 32 = 88$ а. е. м.

3. Теперь проверим, являются ли предложенные значения массы кратными массе одной формульной единицы FeS, то есть 88 а. е. м.

а) 44 а. е. м.;

Разделим данную массу на массу одной формульной единицы:

$\frac{44 \text{ а. е. м.}}{88 \text{ а. е. м.}} = 0.5$

Результат (0.5) не является целым числом. Это означает, что 44 а. е. м. — это масса половины формульной единицы, а вещество не может состоять из нецелого числа формульных единиц. Следовательно, массу сульфида железа нельзя выразить этим числом.

Ответ: нет.

б) 176 а. е. м.;

Разделим данную массу на массу одной формульной единицы:

$\frac{176 \text{ а. е. м.}}{88 \text{ а. е. м.}} = 2$

Результат — целое число (2). Это означает, что масса 176 а. е. м. соответствует массе двух формульных единиц FeS. Следовательно, массу сульфида железа можно выразить этим числом.

Ответ: да.

в) 150 а. е. м.;

Разделим данную массу на массу одной формульной единицы:

$\frac{150 \text{ а. е. м.}}{88 \text{ а. е. м.}} \approx 1.7$

Результат не является целым числом. Следовательно, массу сульфида железа нельзя выразить этим числом.

Ответ: нет.

г) 264 а. е. м. ?

Разделим данную массу на массу одной формульной единицы:

$\frac{264 \text{ а. е. м.}}{88 \text{ а. е. м.}} = 3$

Результат — целое число (3). Это означает, что масса 264 а. е. м. соответствует массе трех формульных единиц FeS. Следовательно, массу сульфида железа можно выразить этим числом.

Ответ: да.

3. Напишите химическую формулу вещества, если известно, что в его состав входят:

а) атом железа и три атома хлора: $FeCl_3$

б) два атома алюминия и три атома кислорода: $Al_2O_3$

в) атом кальция, атом углерода и три атома кислорода: $CaCO_3$

Вычислите относительные формульные массы данных веществ.

а)

В состав вещества входит один атом железа (химический символ – $Fe$) и три атома хлора (химический символ – $Cl$). Для написания химической формулы указываем символы элементов, а справа от них в виде нижнего индекса – число атомов в молекуле. Индекс «1» принято не писать. Таким образом, химическая формула данного вещества – $FeCl_3$. Это хлорид железа(III).

Относительная формульная масса вещества ($M_r$) равна сумме относительных атомных масс ($A_r$) всех атомов, входящих в его состав. Относительные атомные массы элементов найдем в Периодической системе Д.И. Менделеева и округлим (для хлора до десятых): $A_r(Fe) = 56$ $A_r(Cl) = 35.5$

Вычисляем относительную формульную массу $FeCl_3$: $M_r(FeCl_3) = A_r(Fe) + 3 \cdot A_r(Cl) = 56 + 3 \cdot 35.5 = 56 + 106.5 = 162.5$

Ответ: химическая формула – $FeCl_3$; относительная формульная масса – 162.5.

б)

В состав вещества входят два атома алюминия (химический символ – $Al$) и три атома кислорода (химический символ – $O$). Записываем химическую формулу, указывая число атомов в виде индексов: $Al_2O_3$. Это оксид алюминия.

Вычислим относительную формульную массу. Относительные атомные массы: $A_r(Al) = 27$ $A_r(O) = 16$

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

Ответ: химическая формула – $Al_2O_3$; относительная формульная масса – 102.

в)

В состав вещества входят один атом кальция ($Ca$), один атом углерода ($C$) и три атома кислорода ($O$). Записываем химическую формулу: $CaCO_3$. Индексы «1» у атомов кальция и углерода не указываются. Это карбонат кальция.

Вычислим относительную формульную массу. Относительные атомные массы: $A_r(Ca) = 40$ $A_r(C) = 12$ $A_r(O) = 16$

Расчет для $CaCO_3$: $M_r(CaCO_3) = A_r(Ca) + A_r(C) + 3 \cdot A_r(O) = 40 + 12 + 3 \cdot 16 = 40 + 12 + 48 = 100$

Ответ: химическая формула – $CaCO_3$; относительная формульная масса – 100.