Занятие 9. Вывод формул химических соединений

 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) (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) = 2n(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) = = 0,01моль.

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, 46р = 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: