Номер 4, страница 18 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

4. Установите простейшую формулу соединения водорода с кислородом, содержащего 5,88% водорода по массе. Попробуйте определить молекулярную формулу этого вещества, основываясь на валентностях водорода и кислорода.

Дано:

Соединение водорода с кислородом H_xO_y

Массовая доля водорода $w(H) = 5,88\% = 0,0588$

Найти:

Простейшую формулу - ?

Молекулярную формулу - ?

Решение:

1. Установление простейшей формулы

Простейшая (эмпирическая) формула отражает соотношение атомов элементов в веществе. Обозначим формулу соединения как $H_x O_y$.

Поскольку соединение состоит только из водорода и кислорода, массовая доля кислорода будет:

$w(O) = 100\% - w(H) = 100\% - 5,88\% = 94,12\%$

Соотношение индексов x и y в формуле равно соотношению количеств вещества (в молях) атомов водорода и кислорода. Чтобы найти это соотношение, разделим массовые доли элементов на их атомные массы. Примем относительные атомные массы: $A_r(H) \approx 1$, $A_r(O) \approx 16$.

$x : y = \frac{w(H)}{A_r(H)} : \frac{w(O)}{A_r(O)}$

$x : y = \frac{5,88}{1} : \frac{94,12}{16}$

$x : y = 5,88 : 5,8825$

Чтобы получить целочисленное соотношение, разделим оба числа на наименьшее из них (5,88):

$x : y = \frac{5,88}{5,88} : \frac{5,8825}{5,88} \approx 1 : 1$

Следовательно, простейшая формула соединения – HO.

2. Определение молекулярной формулы

Молекулярная формула является кратной простейшей, то есть имеет вид $(HO)_n$, где n - целое число. Определим её, основываясь на валентностях водорода и кислорода.

Валентность водорода равна I, а валентность кислорода, как правило, равна II.

Если $n=1$, формула вещества – HO. В таком соединении валентность кислорода была бы равна I, что нетипично для стабильных молекул.

Если $n=2$, формула вещества – $(HO)_2$, то есть $H_2O_2$ (пероксид водорода). В этой молекуле структурная формула H–O–O–H. Каждый атом водорода одновалентен, а каждый атом кислорода соединен с одним атомом водорода и другим атомом кислорода, то есть проявляет валентность II. Это соответствует обычным валентностям элементов.

Проверим, соответствует ли формула $H_2O_2$ исходным данным. Вычислим массовую долю водорода в пероксиде водорода.

Молярная масса $H_2O_2$:

$M(H_2O_2) = 2 \cdot M(H) + 2 \cdot M(O) = 2 \cdot 1 + 2 \cdot 16 = 34 \text{ г/моль}$

Массовая доля водорода:

$w(H) = \frac{2 \cdot M(H)}{M(H_2O_2)} \cdot 100\% = \frac{2}{34} \cdot 100\% \approx 5,88\%$

Полученное значение совпадает с данным в условии задачи. Таким образом, молекулярная формула вещества – $H_2O_2$.

Ответ: Простейшая формула соединения – HO. Молекулярная формула – $H_2O_2$ (пероксид водорода).