Врублевский А. И. Тренажер по химии

70 §4. Расчеты по химическим формулам: определение формулы вещества

17.* Элемент образует с кислородом два оксида состава ЭО и Э2Оэ, причем массовая доля атомов элемента во втором ок­ сиде в 1,П 1раза меньше, чем в первом. Установите элемент.

/ 18.* Бинарное соединение железа с кислородом массой 3,222 г

Vбез остатка реагирует с 1,000 г алюминия. Установите фор­ мулу бинарного соединения железа.

19.Составьте формулу оксида марганца, если известно, что массовая доля атомов элемента марганца в нем равна 0,496.

20.Выведите формулу вещества, используемого как удобрение и содержащего (по массе) 24,24 % атомов элемента

/серы. Известно также, что мольное отношение в нем кис­ лорода к водороду и кислорода к азоту соответственно рав­ но 1:2 и 2:1.

\/ 21. Вещество состоит из элементов кислорода, азота, фос-

*фора и водорода и используется как удобрение. Известно, что массовая доля атомов элемента кислорода в нем 48,5 %; число атомов азота в два раза больше числа атомов фосфора, а чис­ ло атомов водорода в 2,25 раз больше числа атомов кислоро­ да. Определите формулу вещества, если его молярная масса меньше 200 г/моль.

22.Относительные плотности по воздуху паров хлорида и Vбромида одного и того же элемента равны соответственно

5,31 и 11,45. Установите элемент.

\1 г з. Соединение содержит элементы Н, С и О (массовые доли атомов элементов равны соответственно 6,3 %, 15,19 % и 60,76 %) и еще один элемент, число атомов которого в соединении равно числу атомов С. Установите формулу ве­ щества.

24.В хлориде некоторого металла массовая доля атомов элемента хлора равна 79,775 %, а в оксиде этого металла мас­ совая доля атомов элемента кислорода составляет 47,059 %. Что это за элемент, если степень окисления металла в хлориде и оксиде одинаковая?

25.Относительная формульная масса бромида некоторо­ го металла в 1,802 раза больше относительной формульной массы его хлорида. Для какого металла справедливо это от­ ношение?

26.Выведите формулу вещества, состоящего из элемен­ тов S, С1 и О, если известно, что массовая доля атомов эле­ мента хлора в нем 59,66 %, амасса атомов элемента серы вдвое превышает массу атомов элемента кислорода.

27.Массовая доля нитрата аммония в смеси с некоторой со­ лью Me(N03)2 составляет 60 %, а массовая доля атомов элемен­ та азота в этой же смеси равна 27,83 %. Установите металл Me.

28.Массовая доля сульфида металла (I) в смеси с сульфа­ том этого металла равна 70 %, а массовая доля атомов эле­ мента серы в этой смеси солей составляет 25,88 %. Установи­ те металл Me.

\£ 29. К 300 см3 раствора (р = 1,05 г/см3), содержащего 0,06 моль гидроксида Ме(ОН)2, добавили 5 г этого же вещества; при этом его массовая доля стала равной 3,85 %. Установите ме-

|. Молярная масса галогенида АС13 составляет 0,584 мо­ лярной массы ВС13. Отношение относительных атомных масс элементов А и В соответственно равно 0,221. Установите эле­ менты А и В.

На эту тему весьма распространены задачи, в которых тре­ буется установить формулу кристаллогидрата.

ПРИМЕР 4-5. Массовая доля воды в кристаллогидрате сульфата железа (И) равна 45,32 %. Установите формулу кри­ сталлогидрата.

Решение

Представим формулу кристаллогидрата в виде FeS04 • хН20. Составляем выражение для массовой доли воды в кристал­ логидрате по формуле (2-2):

72 §4. Расчеты по химическим формулам: определение формулы вещества

0,4532 = — — — ,

152 + Х-18

х = 7.

Формула кристаллогидрата FeS047Н20.

Ответ: FeS04 7H20.

ПРИМЕР 4-6. Вычислите массовую долю атомов бария

вкристаллогидрате Ва(ОН) • хН20 , в котором число атомов Н

в1,8 раза больше числа атомов О. Какова формула кристал­ логидрата?

Решение

Возьмем один моль кристаллогидрата. Тогда в соответ­ ствии со стехиометрическими схемами

находим, что в кристаллогидрате химические количества (моль) элементов Н и О соответственно равны 2+ 2х и 2 + х.

Согласно условию, имеем:

Находим массовую долю элемента Ва в кристаллогидрате:

Ответ: w(Ba) = 43,5 %; Ва(0Н)2 8Н20.

31.Массовая доля безводной соли в кристаллогидрате фос­ фата цинка равна 84,2 %. Какова формула кристаллогидрата?

32.Установите формулу кристаллогидрата, в котором мас­ совые доли атомов элементов кальция, хлора и вещества воды соответственно равны 0,182; 0,324 и 0,494. -

33.Массовая доля атомов марганца в кристаллогидрате M nS04 • яН20 равна 0,268. Какова формула кристаллогид­ рата?

34.Массовая доля атомов кислорода в кристаллогидрате нитрата железа (III) равна 0,713. Установите формулу крис­ таллогидрата.

35. Массовая доля воды в кристаллогидрате Cu(N 03)2 х

хлН20 равна 0,223. Какова формула кристаллогидрата?

36.При прокаливании до постоянной массы кристалло­ гидрата хлорида бария массой 36,6 г масса твердого остатка составила 31,2 г. Установите формулу кристаллогидрата.

37.В кристаллогидрате фосфата натрия массовая доля атомов водорода равна 6,316 %. Определите формулу крис­ таллогидрата.

38.Найдите массовую долю атомов натрия в кристалло­ гидрате гидрофосфата натрия, в котором число атомов Н в 1,364 раза больше числа атомов О. Укажите формулу крис­ таллогидрата.

39.В порции кристаллогидрата ацетата калия химичес­ ким количеством 0,100 моль находится 3,612-1023 атомов Н. Рассчитайте число атомов О в этой же порции кристалло­ гидрата и формулу кристаллогидрата.

74§4- Расчеты по химическим формулам: определение формулы вещества

40.В кристаллогидрате химическим количеством 2,00 моль разница между массой кристаллизационной воды и массой безводной соли равна 26,0 г. Массовая доля безводной соли составляет 0,468. Вычислите молярную массу кристаллогид­ рата.

41.В кристаллогидрате, образованном средней солью ме­ талла, массовая доля кристаллизационной воды равна 50,0 %. Вычислите массу водорода, содержащегося в 100 г этого кри­ сталлогидрата.

42.В кристаллогидрате, образованном солью бескислород­ ной кислоты, массовая доля соли равна 0,755. Вычислите мас­ су кислорода, содержащегося в 1,00 г этого кристаллогидрата.

43.В некоторой порции кристаллогидрата ацетата маг­ ния находится 9,632-1023 атомов углерода и 3,371-Ю24 атомов водорода. Найдите число атомов кислорода в этой порции кристаллогидрата.

44.В некоторой порции кристаллогидрата ацетата бария находится 4,816-1023 атомов углерода и 8,428-1023 атомов кис­ лорода. Найдите число атомов водорода в этой порции крис­ таллогидрата.

45.Дигидрат ацетата металла IIA группы химическим ко­ личеством 0, 250 моль содержит 1,535-1025 электронов. Уста­ новите металл.

46.В смеси NaCl и NaBrxH20 химические количества этих солей одинаковы, массовая доля NaCl равна 29,6 %. Устано­ вите формулу кристаллогидрата.

В отдельную группу можно выделить задачи, в которых указана молярная масса вещества (или ее можно найти) и даны массовые доли элементов. Ниже приводится пример наиболее рационального способа решения подобных задач.

ПРИМЕР 4-7. Плотность паров вещества (н.у.) равна 2,5 г/дм3, а массовые доли атомов элементов С и Н в нем со-

ответственно равны 86,71 % и 14,29 %. Определите молеку­ лярную формулу вещества.

Решение

Представим формулу вещества в виде СхН^. Из формулы для расчета массовой доли элемента

№(Э). * ( Э ) . Л (Э)

М г(в-ва)

следует выражение для определения числа атомов данного элемента в веществе:

М г(в-ва)»(Э )

А О )

Находим Мгвещества. Согласно формуле (1-19), имеем:

М С Н ,) = р(СН )-И = 2,5 • 22,4 = 56 (г/моль);

М -5 6 .

Г

Проводим расчеты:

V ( C ) _ M r - w ( C ) _ 56-0,8571 _ 1

4(C ) 12

.У(II) - Л4 ‘w(H) _ 56-0, 1429 _ о

4(H ) 1

Формула вещества С Н

Ответ: С4Н8.

Если известна относительная плотность ZJ^B) паров ве­ щества В по газу X, то молярная масса вещества В находится по формуле:

М( В) = /)х(В)М (Х).

В случае относительной плотности паров вещества по воз­ духу (М(возд.) = 29 г/моль) имеем:

76 §4. Расчеты по химическим формулам: определение формулы вещества

Для относительной плотности паров вещества по водоро­ ду (М(Н2) = 2 г/моль) получаем:

Если дана масса молекулы вещества, то его молярную массу находят по формуле (1-13).

47.Молярная масса соединения элемента азота с водоро­ дом равна 32 г/моль, а массовая доля атомов элемента азота

внем составляет 87,5 %. Определите молекулярную форму­ лу вещества.

48.Плотность паров вещества (н.у.) равна 1,34 г/дм3, а мас­ совые доли атомов элементов углерода и водорода в нем рав­ ны соответственно 40,0 % и 6,7 % (остальное приходится на кислород). Установите молекулярную формулу вещества.

\У 49. Плотность газообразного органического вещества такая же, как и плотность углекислого газа. Массовые доли атомов углерода и водорода в веществе равны соответственно 81,8 % и 18,2 %. Установите молекулярную формулу вещества.

'ч' 50. Относительная плотность паров вещества по воздуху 1,52, а массовые доли атомов элементов углерода и кислоро­ да соответственно равны 0,2727 и 0,7273. Установите моле­ кулярную формулу вещества.

51.Некоторое вещество состоит из элементов Н, N и О и имеет молярную массу 64 г/моль. Массовая доля атомов кис­ лорода в нем 50 %, a w(H) в нем в 4 раза меньше, чем w(H) в СН4. Установите формулу вещества.

52.В состав вещества входят элементы С, Н и N, причем массовая доля элемента углерода в нем 53,33 %. Масса азота, полученного из 0,546 г вещества, равна 0,170 г. Установите молекулярную формулу вещества, если масса его молекулы равна 7,475 • 10-23 г.

53.Вещество состоит из элементов меди, серы и кислорода.

Врезультате ряда операций из некоторой навески вещества по­

лучено 0,317 г СиО, а сера и кислород переведены в состав BaS04, масса которого 0,934 г. Установите формулу вещества.

54. Определите формулу соединения, в котором массовые доли атомов элементов Na, N и О соответственно равны 33,3 %; 20,29 % и 46,38 %. Известно, что его относительная фор­ мульная масса в три раза больше относительной атомной массы натрия.

Ответы

1.СД О ,. 2. Fe(OH)r 3. PCI,. 4. Р,05. 5. At; 6,23дм3. 6. Fe. 7. Fe,Oa. 8. Калий.

9.Кремний. 10. С120 7. 11. 28,57 %. 12. КСЮ,. 13. +4. 14. Сг. 15. Мп,04.

16.MoS2. 17. Fe. 18. Fe,04. 19. МпД. 20. (NH4)2S04. 21. (NH4)2HPO„. 22. Угле­ род. 23. NH.HCO,. 24. Al.25.Ca. 26. SOC1,. 27. Ca. 28. К. 29. Sr. 30. A- Al, В- Sb.

31.Zn,(P04)2-4H,0. 32. CaCl,-6H,0. 33. MnS0„-3H20. 34. Fe(NO,), • 9H,0.

35.Cu(N0,)2-3H20. 36. BaCl,-2H20. 37. Na,PO„- 12H20. 38. w(Na) = 17,2 %; NajHPO,- 7H20. 39. N(O) = 2,107-1023; CH,COOK-1,5H20. 40. 203 г/моль.

41.5,56 г. 42. 0,218 г. 43. N(О) = 1,9310м. 44. N(R) = 1,441024. 45. Ca.

46.NaBr2H,0. 47. N,H4. 48. CH20. 49. C,H,. 50. CO,. 51. NH4NOr

52.C2H5NH2. 53. CuS04. 54. NaNO,.

§5. Определение формул веществ по данным химических реакций

Очень распространены задачи, в которых формулу веще­ ства нужно определить по массам (объемам, химическим количествам) продуктов сгорания вещества.

ПРИМЕР 5-1. При полном сгорании вещества массой 6,8 г образовались оксид фосфора (V) массой 14,2 г и вода массой 5,4 г. Установите формулу вещества.

Решение Представим формулу вещества в виде РхН Ог. Вданной за­

даче молярная масса вещества не указана. Решаем задачу со­ гласно следующим этапам:

1)по массам Р20 5 и Н20 находим массы и химические ко­ личества элементов Р и Н;

2)проверяем наличие в веществе элемента кислорода;

3)находим отношение химических количеств всех эле­ ментов в веществе и составляем его формулу.

. Проводим расчеты:

=0,1 (моль);

я(Р) = 2я(Р20 5) = 0,2 моль;

т(Р) = я(Р)-М(Р) = 0,2 -31 = 6,2 (г);

is (моль);

и(Н) = 2я(Н20) = 0,6 моль;

Кислород в составе вещества отсутствует (z = 0).

3 ) х : у = п(Р): «(Н) = 0,2 : 0,6 = 1 : 3.

Формула вещества РН3. Ответ: РН3.

Предлагаем вам самостоятельно решить четыре задачи та­ кого типа.

А. При сжигании 2,40 г вещества получено 1,44 г воды, 896 см3 (н.у.) С 02 и 1,12 г N2. Установите формулу вещества.

VОтвет: (NHACO.

Б. При полном сгорании 3,84 г органического вещества получено 2,24 дм3 (н.у.) С 02, 1,8 г Н20 и 2,12 г Na2C 03. Уста­ новите формулу вещества.

Ответ: C3H50 2Na.

С. При сжигании в токе хлора 6,20 г некоторого вещества получили 21,9 г НС1, 30,8 г СС14 и 10,3 г SC12. Установите формулу вещества.

Ответ: C2H6S.

Д. При сгорании некоторой массы углеводорода получе­ но 7,7 г С 02 и 3,6 г Н20 . Определите формулу углеводорода и его массу.

Ответ: С7Н16; 2,5 г.

Несколько иной подход используется, если задана моляр­ ная масса вещества.

ПРИМЕР 5-2. При сгорании органического вещества мас­ сой 3,1 г образовались С 02 объемом (н.у.) 2,24 дм3, N2 объе­ мом (н.у.) 1,12 дм3 и вода массой 4,5 г. Масса молекулы веще­ ства равна 5,15-10-23 г. Найдите молекулярную формулу ве­ щества.