Страница 55 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

1. Вычислите относительную молекулярную массу сульфата меди $CuSO_4$.

Дано:

Химическая формула сульфата меди: $CuSO_4$.
Для расчета используем округленные значения относительных атомных масс ($Ar$) из Периодической таблицы Д. И. Менделеева:
$Ar(Cu) \approx 64$
$Ar(S) \approx 32$
$Ar(O) \approx 16$

Найти:

Относительную молекулярную массу сульфата меди - $Mr(CuSO_4)$.

Решение:

Относительная молекулярная масса вещества ($Mr$) вычисляется как сумма относительных атомных масс ($Ar$) всех химических элементов, входящих в состав его формульной единицы, с учётом числа атомов каждого элемента (указанного индексами в формуле).

В состав формульной единицы сульфата меди ($CuSO_4$) входят:
- 1 атом меди (Cu)
- 1 атом серы (S)
- 4 атома кислорода (O)

Формула для расчета относительной молекулярной массы сульфата меди имеет вид:
$Mr(CuSO_4) = 1 \cdot Ar(Cu) + 1 \cdot Ar(S) + 4 \cdot Ar(O)$

Подставим в формулу значения относительных атомных масс:
$Mr(CuSO_4) = 1 \cdot 64 + 1 \cdot 32 + 4 \cdot 16$

Выполним вычисления:
$Mr(CuSO_4) = 64 + 32 + 64 = 160$

Ответ: относительная молекулярная масса сульфата меди $CuSO_4$ равна 160.

2. Вычислите массовые отношения элементов в угольной кислоте, химическая формула которой $H_2CO_3$.

Дано:

Химическая формула угольной кислоты - $H_2CO_3$.

Найти:

Массовые отношения элементов $m(H) : m(C) : m(O)$.

Решение:

Массовое отношение элементов в химическом соединении — это отношение масс этих элементов в любой порции данного вещества. Оно равно отношению произведений относительных атомных масс элементов на число их атомов в формульной единице (молекуле).

1. Определим относительные атомные массы ($A_r$) элементов, входящих в состав угольной кислоты, по Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, округлив их до целых чисел:

$A_r(H) = 1$

$A_r(C) = 12$

$A_r(O) = 16$

2. Химическая формула $H_2CO_3$ показывает, что в одной молекуле угольной кислоты содержится 2 атома водорода (H), 1 атом углерода (C) и 3 атома кислорода (O).

3. Вычислим суммарную массу, приходящуюся на каждый элемент в молекуле:

Масса двух атомов водорода: $2 \cdot A_r(H) = 2 \cdot 1 = 2$

Масса одного атома углерода: $1 \cdot A_r(C) = 1 \cdot 12 = 12$

Масса трех атомов кислорода: $3 \cdot A_r(O) = 3 \cdot 16 = 48$

4. Составим массовое отношение элементов водорода, углерода и кислорода в угольной кислоте:

$m(H) : m(C) : m(O) = 2 : 12 : 48$

5. Для получения простейшего целочисленного отношения, разделим все числа в полученной пропорции на их наибольший общий делитель, который в данном случае равен 2:

$m(H) : m(C) : m(O) = \frac{2}{2} : \frac{12}{2} : \frac{48}{2} = 1 : 6 : 24$

Ответ: массовое отношение элементов в угольной кислоте $m(H) : m(C) : m(O)$ равно $1 : 6 : 24$.

3. Вычислите массовые доли элементов в процентах по формулам соединений:

а) $CuSO_4$ — сульфат меди;

б) $Fe_2O_3$ — оксид железа;

в) $HNO_3$ — азотная кислота.

а) CuSO₄ – сульфат меди

Дано:

Соединение $CuSO_4$.

Относительные атомные массы элементов (из таблицы Менделеева, округленные):

$Ar(Cu) = 64$

$Ar(S) = 32$

$Ar(O) = 16$

Найти:

Массовые доли элементов $ \omega(Cu) $, $ \omega(S) $, $ \omega(O) $ в $ \% $.

Решение:

1. Найдем относительную молекулярную массу сульфата меди ($CuSO_4$):

$Mr(CuSO_4) = Ar(Cu) + Ar(S) + 4 \cdot Ar(O) = 64 + 32 + 4 \cdot 16 = 96 + 64 = 160$.

2. Вычислим массовые доли каждого элемента по формуле:

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

где $ n $ – число атомов элемента в молекуле.

Массовая доля меди (Cu):

$ \omega(Cu) = \frac{1 \cdot Ar(Cu)}{Mr(CuSO_4)} \cdot 100\% = \frac{64}{160} \cdot 100\% = 0.4 \cdot 100\% = 40\% $.

Массовая доля серы (S):

$ \omega(S) = \frac{1 \cdot Ar(S)}{Mr(CuSO_4)} \cdot 100\% = \frac{32}{160} \cdot 100\% = 0.2 \cdot 100\% = 20\% $.

Массовая доля кислорода (O):

$ \omega(O) = \frac{4 \cdot Ar(O)}{Mr(CuSO_4)} \cdot 100\% = \frac{4 \cdot 16}{160} \cdot 100\% = \frac{64}{160} \cdot 100\% = 40\% $.

Проверка: $ 40\% + 20\% + 40\% = 100\% $.

Ответ:массовая доля меди $ \omega(Cu) = 40\% $, массовая доля серы $ \omega(S) = 20\% $, массовая доля кислорода $ \omega(O) = 40\% $.

б) Fe₂O₃ – оксид железа

Дано:

Соединение $Fe_2O_3$.

Относительные атомные массы элементов:

$Ar(Fe) = 56$

$Ar(O) = 16$

Найти:

Массовые доли элементов $ \omega(Fe) $, $ \omega(O) $ в $ \% $.

Решение:

1. Найдем относительную молекулярную массу оксида железа(III) ($Fe_2O_3$):

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

2. Вычислим массовые доли каждого элемента:

Массовая доля железа (Fe):

$ \omega(Fe) = \frac{2 \cdot Ar(Fe)}{Mr(Fe_2O_3)} \cdot 100\% = \frac{2 \cdot 56}{160} \cdot 100\% = \frac{112}{160} \cdot 100\% = 0.7 \cdot 100\% = 70\% $.

Массовая доля кислорода (O):

$ \omega(O) = \frac{3 \cdot Ar(O)}{Mr(Fe_2O_3)} \cdot 100\% = \frac{3 \cdot 16}{160} \cdot 100\% = \frac{48}{160} \cdot 100\% = 0.3 \cdot 100\% = 30\% $.

Проверка: $ 70\% + 30\% = 100\% $.

Ответ:массовая доля железа $ \omega(Fe) = 70\% $, массовая доля кислорода $ \omega(O) = 30\% $.

в) HNO₃ – азотная кислота

Дано:

Соединение $HNO_3$.

Относительные атомные массы элементов:

$Ar(H) = 1$

$Ar(N) = 14$

$Ar(O) = 16$

Найти:

Массовые доли элементов $ \omega(H) $, $ \omega(N) $, $ \omega(O) $ в $ \% $.

Решение:

1. Найдем относительную молекулярную массу азотной кислоты ($HNO_3$):

$Mr(HNO_3) = Ar(H) + Ar(N) + 3 \cdot Ar(O) = 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 15 + 48 = 63$.

2. Вычислим массовые доли каждого элемента:

Массовая доля водорода (H):

$ \omega(H) = \frac{1 \cdot Ar(H)}{Mr(HNO_3)} \cdot 100\% = \frac{1}{63} \cdot 100\% \approx 1.59\% $.

Массовая доля азота (N):

$ \omega(N) = \frac{1 \cdot Ar(N)}{Mr(HNO_3)} \cdot 100\% = \frac{14}{63} \cdot 100\% \approx 22.22\% $.

Массовая доля кислорода (O):

$ \omega(O) = \frac{3 \cdot Ar(O)}{Mr(HNO_3)} \cdot 100\% = \frac{3 \cdot 16}{63} \cdot 100\% = \frac{48}{63} \cdot 100\% \approx 76.19\% $.

Проверка: $ 1.59\% + 22.22\% + 76.19\% = 100\% $.

Ответ:массовая доля водорода $ \omega(H) \approx 1.59\% $, массовая доля азота $ \omega(N) \approx 22.22\% $, массовая доля кислорода $ \omega(O) \approx 76.19\% $.

4. Во сколько раз массовая доля химического элемента серы в оксиде серы $SO_3$ меньше, чем в оксиде серы $SO_2$?

Дано:

Оксид серы(VI) - $SO_3$

Оксид серы(IV) - $SO_2$

Относительная атомная масса серы: $Ar(S) = 32$

Относительная атомная масса кислорода: $Ar(O) = 16$

Найти:

Во сколько раз массовая доля серы в $SO_3$ меньше, чем в $SO_2$. То есть, найти отношение $\frac{\omega(S \text{ в } SO_2)}{\omega(S \text{ в } SO_3)}$.

Решение:

Массовая доля элемента в сложном веществе ($ \omega $) — это отношение массы этого элемента к общей массе вещества. Она вычисляется по формуле:

$\omega(\text{элемента}) = \frac{n \cdot Ar(\text{элемента})}{Mr(\text{соединения})}$

где $n$ — число атомов элемента в молекуле, $Ar$ — относительная атомная масса элемента, $Mr$ — относительная молекулярная масса соединения.

Сначала найдем массовую долю серы в оксиде серы(IV) ($SO_2$). Для этого вычислим относительную молекулярную массу $SO_2$:

$Mr(SO_2) = Ar(S) + 2 \cdot Ar(O) = 32 + 2 \cdot 16 = 32 + 32 = 64$

Теперь вычислим массовую долю серы в $SO_2$:

$\omega(S \text{ в } SO_2) = \frac{Ar(S)}{Mr(SO_2)} = \frac{32}{64} = 0.5$

Далее найдем массовую долю серы в оксиде серы(VI) ($SO_3$). Вычислим относительную молекулярную массу $SO_3$:

$Mr(SO_3) = Ar(S) + 3 \cdot Ar(O) = 32 + 3 \cdot 16 = 32 + 48 = 80$

Теперь вычислим массовую долю серы в $SO_3$:

$\omega(S \text{ в } SO_3) = \frac{Ar(S)}{Mr(SO_3)} = \frac{32}{80} = 0.4$

Чтобы найти, во сколько раз массовая доля серы в $SO_3$ меньше, чем в $SO_2$, разделим большую массовую долю ($\omega(S \text{ в } SO_2)$) на меньшую ($\omega(S \text{ в } SO_3)$):

$\frac{\omega(S \text{ в } SO_2)}{\omega(S \text{ в } SO_3)} = \frac{0.5}{0.4} = 1.25$

Ответ: массовая доля серы в оксиде серы $SO_3$ в 1,25 раза меньше, чем в оксиде серы $SO_2$.