Номер 24, страница 53 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

Упражнения и задачи для самостоятельного решения. 6. Галогены и их соединения - номер 24, страница 53.

Условие.

24. Определите формулу вещества, содержащего 27,97 % кальция, 49,65 % хлора, 22,38 % кислорода (по массе). Какую степень окисления проявляет хлор в этом соединении?

Решение.

Решение 2.

Дано:

Массовая доля кальция $\omega(\text{Ca}) = 27,97 \%$
Массовая доля хлора $\omega(\text{Cl}) = 49,65 \%$
Массовая доля кислорода $\omega(\text{O}) = 22,38 \%$

Найти:

Формулу вещества - ?
Степень окисления хлора - ?

Решение:

Определение формулы вещества

Для нахождения простейшей формулы вещества, предположим, что у нас есть 100 г этого вещества. Тогда массы элементов будут равны их массовым долям в процентах:

$m(\text{Ca}) = 27,97 \text{ г}$
$m(\text{Cl}) = 49,65 \text{ г}$
$m(\text{O}) = 22,38 \text{ г}$

Найдем количество вещества (в молях) для каждого элемента, используя их молярные массы:

$M(\text{Ca}) \approx 40,08 \text{ г/моль}$
$M(\text{Cl}) \approx 35,45 \text{ г/моль}$
$M(\text{O}) \approx 16,00 \text{ г/моль}$

$\nu(\text{Ca}) = \frac{m(\text{Ca})}{M(\text{Ca})} = \frac{27,97 \text{ г}}{40,08 \text{ г/моль}} \approx 0,698 \text{ моль}$

$\nu(\text{Cl}) = \frac{m(\text{Cl})}{M(\text{Cl})} = \frac{49,65 \text{ г}}{35,45 \text{ г/моль}} \approx 1,401 \text{ моль}$

$\nu(\text{O}) = \frac{m(\text{O})}{M(\text{O})} = \frac{22,38 \text{ г}}{16,00 \text{ г/моль}} \approx 1,399 \text{ моль}$

Найдем соотношение атомов в молекуле, разделив количество молей каждого элемента на наименьшее из полученных значений (0,698 моль):

Соотношение индексов $x : y : z = \nu(\text{Ca}) : \nu(\text{Cl}) : \nu(\text{O})$

$x : y : z = 0,698 : 1,401 : 1,399$

$\text{Ca}: \frac{0,698}{0,698} = 1$

$\text{Cl}: \frac{1,401}{0,698} \approx 2$

$\text{O}: \frac{1,399}{0,698} \approx 2$

Таким образом, простейшая формула вещества — $\text{Ca}_1\text{Cl}_2\text{O}_2$, или $\text{CaCl}_2\text{O}_2$. Учитывая валентность кальция (+2), можно предположить, что это соль, состоящая из одного иона кальция $\text{Ca}^{2+}$ и двух кислородсодержащих анионов хлора. Формулу можно записать как $\text{Ca}(\text{ClO})_2$. Это гипохлорит кальция.

Ответ: Формула вещества — $\text{Ca}(\text{ClO})_2$.

Определение степени окисления хлора

Степень окисления можно определить, исходя из того, что сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю.

Кальций (Ca) — щелочноземельный металл, его степень окисления в соединениях всегда +2.
Кислород (O) в большинстве соединений (кроме пероксидов и фторидов) имеет степень окисления -2.
Пусть степень окисления хлора (Cl) равна $x$.

Для молекулы $\text{Ca}(\text{ClO})_2$ составим уравнение, учитывая, что в ней 1 атом Ca, 2 атома Cl и 2 атома O:

$(+2) \cdot 1 + (x) \cdot 2 + (-2) \cdot 2 = 0$

$2 + 2x - 4 = 0$

$2x - 2 = 0$

$2x = 2$

$x = +1$

Следовательно, степень окисления хлора в данном соединении равна +1.

Ответ: Степень окисления хлора равна +1.