Занятие 9. Вывод формул химических соединений

G Повторите. Что означает простейшая (эмпирическая), истинная, молекулярная формулы вещества; какие данные необходимы для вывода простейших и истинных формул

Типовые задачи с решениями

I тип. Вывод формул по массовым долям элементов, входящих в состав молекулы.

Задача

Определить молекулярную формулу оксида фосфора, содержащего 43, 7% фосфора. Плотность по воздуху паров этого оксида 9, 8.

Решение:

1. Обозначим простейшую формулу РxOy, молекулярную (PxOy) p.

2. Примем массу оксида m (PxOy)=100г, тогда m (P)= m (оксида) w(P)=43, 7г; m (O)=100– m (P)=100–43, 7=56, 3 г.

3. Находим количества веществ атомарных фосфора и кислорода:

n = ; n (P)= =1, 41 моль; n (O)= =3, 52 моль.

4. Находим отношение числа атомов элементов в химическом соединении, т.е. простейшую формулу: х: у: = п (Р): п (О) = 1, 41: 3, 52 = 1: 2, 5.

Так как в формулах соединений индексы должны быть целыми числами, то правую часть равенства умножаем на 2:

n (P): n (O)=2: 5, следовательно, простейшая формула P₂O₅.

Атомному соотношению 2: 5 соответствуют формулы (Р₂О₅) р, где р = 1, 2, 3 …

5. Для нахождения р вычислим молярную массу соединения по относительной плотности: М (Р₂О₅)р = 29× Д_возд.= 29 г/моль× 9, 8 = 284 г/моль.

р =

Следовательно, молекулярная формула оксида (Р₂О₅)₂ или Р₄О₁₀.

Ответ: Р₄О₁₀.

II тип. Вывод формул химических соединений по продуктам сгорания веществ.

Задача

При сжигании 0, 46 г вещества получено 0, 448 л (н.у.) оксида углерода(IV) и 0, 54 г воды. Плотность паров этого вещества по водороду 23. Выведите молекулярную формулу этого вещества.

Решение:

1) Устанавливаем элементный состав вещества. Поскольку при сгорании вещества в кислороде образуются СО₂ и Н₂О, то в состав вещества, кроме углерода и водорода, может входить и кислород.

Определим, входит ли в состав вещества кислород.

2) Находим количество вещества углерода и водорода, входящих в состав соединения:

СО₂ ® С; ; n (С) = n (СО₂) = ;

n (С) = n (СО₂) = 0, 02 моль;

Н₂О ® 2Н; ; = ;

n (Н) = 2 n (Н₂О) = 2× = 0, 06 моль.

3) Рассчитываем массу кислорода, входящего в состав вещества:

m (О) = m (в-ва) – m (С) – m (Н) = 0, 46-0, 02× 12 – 0, 06× 1 = 0, 16 г.

4) Определяем количество вещества кислорода:

n (О) = = 0, 01 моль.

5) Таким образом СхНуОz – простейшая формула; (СхНуОz)р – молекулярная формула.

6) Находим атомное соотношение элементов в веществе:

х: у: z = n (С): n (Н): n (О) = 0, 02: 0, 06: 0, 01 = 2: 6: 1.

C₂H₆O – простейшая формула.

Для нахождения «р» воспользуемся дополнительным условием:

М (вещества) =2× D(Н₂) = 2 г/моль× 23 = 46 г/моль,

следовательно, 46 р = 46; р = 1.

С₂Н₆О – истинная формула.

Ответ: С₂Н₆О.

III тип. Вывод формул химических соединений по объемным отношениям реагирующих газообразных веществ.

Задача

При сжигании смеси, состоявшей из двух объемов неизвестного газа и полутора объемов кислорода, образовалась смесь из одного объема азота и трех объемов водяного пара. Во всех случаях объемы газов измерены при одинаковых условиях.

Решение:

Так как при сгорании неизвестного газа в кислороде образуются N₂ и Н₂О, то в состав газа входят азот, водород и возможно кислород: NхНуОz.

Согласно закону объемных отношений объемы газов пропорциональны их количествам и равны коэффициентам в уравнении реакции.

Запишем уравнение реакции: 2NxHуОz + 3/2О₂ = N₂ + 3Н₂О_(пар).

По закону сохранения массы веществ число атомов элементов в левой и правой частях уравнения равно:

2х = 2; х = 1;

2у = 6; у = 3;

2z + 3 = 3; z =0.

Следовательно, формула неизвестного газа NH₃.

Ответ: NH₃.

IV тип. Вывод формул кристаллогидратов.

Задача

Выведите формулу кристаллогидрата фосфата цинка, если известно, что массовая доля соли в нем равна 84, 2%.

Решение:

1 способ:

Пусть в состав кристаллогидрата входит п молекул воды, т.е. формула кристаллогидрата Zn₃(РО₄)₂× n Н₂О.

w(Zn₃(РО₄)₂) = × 100%;

М (Zn₃(PO₄)₂) = 385 г/моль;

М (кристаллогидрата) =

457 = 385 + 18 n; n = 4.

Следовательно, формула кристаллогидрата Zn₃(PO₄)₂× 4Н₂О.