Question

Рассчитайте массовые доли (в %) каждого элемента в сернистой кислоте. Дайте определение понятия «химический элемент».

Answer 1

Ответ:

Если мы знаем химическую формулу вещества, то достаточно просто рассчитать относительные массы каждого элемента в нем.

По-видимому, можно выделить два основных типа расчетных задач на основе формул химических веществ. Во-первых, зная атомные массы каждого элемента, можно вычислить их суммарную массу, приходящуюся на моль вещества, и определить процентное содержание каждого элемента. Во-вторых, можно решить обратную задачу: найти химическую формулу по заданному процентному содержанию элементов в веществе (на основании данных химического анализа)

Рассмотрим несколько примеров.

Пример 1. Рассчитайте массовые доли в процентах каждого элемента в фосфорной кислоте.

Решение. Зная относительные атомные массы каждого элемента, вычислим их сумму для Н3РО4:

Мr(Н3Р04) = 3Ar(Н) + Ar(Р) + 4Ar(0) =  3.1 + 31 + 16.4 = 98. Тогда, например, содержание водорода равно



Пример 2. Железо образует с кислородом три оксида. Один из них содержит 77,8% железа, другой - 70,0 и третий - 72,4%. Определите формулы оксидов.

Решение. Запишем формулу оксида железа в общем случае: FexOy. Найдем отношение х : у и, приводя к целочисленному отношению, определим формулы оксидов.



Задачи

1. Экспериментально найдено, что некоторое вещество, имеющее молярную массу 116 г/моль, содержит 23±2% азота. Требуется уточнить процентное содержание азота.

2. Химический анализ соединения азота с водородом, имеющего относительную молекулярную массу 32, показал, что массовая доля азота в соединении равна 66%. Докажите, что результаты анализа неверны.

3. Определить формулу вещества, содержащего 1,22 массов. части калия, 1,11 массов. части хлора и 2,00 массов. части кислорода. Существуют ли еще вещества того же качественного состава? Что вы можете сказать (на языке формул) об их количественном составе?

4. Хлорид некоторого металла содержит 74,7% хлора; определите неизвестный металл.

5. Соль, содержащая некоторый элемент X, имеет следующее массовое соотношение элементов

X : Н : N : О = 12 : 5 : 14 : 48. Какова формула этой соли?

6. В середине XIX в. урану приписывали следующие значения атомной массы: 240 (Менделеев), 180 (Армстронг), 120 (Берцелиус). Эти значения получены по результатам химического анализа урановой смолки (одного из оксидов урана), который показал, что она содержит 84,8% урана и 15,2% кислорода. Какую формулу приписывали этому оксиду Менделеев, Армстронг и Берцелиус?

7. Некоторые квасцы (кристаллогидраты состава А1+Б3+(SО4)2.12Н2О) содержат 51,76% кислорода и 4,53% водорода. Определите формулу квасцов.

8. Соединение содержит водород (массовая доля- 6,33%), углерод (массовая доля -15,19%), кислород (массовая доля - 60,76%) и еще один элемент, число атомов которого в молекуле равно числу атомов углерода. Определите, что это за соединение, к какому классу оно относится и как ведет себя при нагревании.

Решения

1. 23% азота составляют  

В состав вещества может входить только целое число атомов азота (относительная масса 14). Значит, величина массы азота в одном моле вещества должна быть кратна 14. Таким образом, в 116 г вещества должно содержаться 14n (г) азота (14, 28, 42, 56 и т. д.). Наиболее близко к 26,7 число (кратное 14) 28. Массовая доля азота в веществе равна



2. Если химический анализ проведен верно, то молекула данного соединения азота с водородом должна содержать



Число атомов в молекуле не может быть дробным, поэтому анализ проведен неверно.

3. Для нахождения количественного состава разделим массовые части элементов на их относительные атомные массы



т. е. формула искомого вещества КС1О4 (перхлорат калия).

Эти же элементы содержатся в гипохлорите калия КСlO, хлорите калия КС1О2, хлорате калия КСlO3.

n(Me)Me112-224Mg336-448Ti560-

Титан или магний.

4. Формула хлорида в общем виде МеСln , где n - целое; тогда



5. Пусть формула соли HaNbOcXd. Тогда можно записать соотношение



где Ar(Х)-относительная атомная масса неизвестного элемента.

Пусть атомная масса  неизвестного элемента Аr(Х), тогда 17,72/Ar = 15,19/12 (так как по условию число атомов неизвестного элемента равно числу атомов углерода), отсюда Аr(Х) = 14 - азот.

Простейшая формула вещества NН5СО3, или гидрокарбонат аммония NH4HCO3, относящийся к классу кислых солей и разлагающийся при нагревании по уравнению

NH4НСО3 = NH3 + СО2 + Н2О (см. задачу 5).

[предыдущий раздел][следующий раздел]



Answer 2

Массовые доли элементов в веществе рассчитываются как отношение массы каждого элемента к общей массе вещества, умноженное на 100.

Для расчета массовых долей элементов в сернистой кислоте (H2SO3) нужно знать молекулярную массу каждого из элементов.

Молекулярная масса сернистой кислоты (H2SO3) равна 82.07 г/моль. Молекулярная масса серы (S) равна 32.06 г/моль, а молекулярная масса водорода (H) равна 1.01 г/моль и молекулярная масса кислорода (О) 16.00 г/моль.

Сернистая кислота состоит из двух атомов водорода, одного атома серы и трех атомов кислорода.

Рассчитаем массовые доли каждого элемента в сернистой кислоте:

Масса серы (S) = 1 атом × 32.06 г/моль = 32.06 г/моль Масса водорода (H) = 2 атома × 1.01 г/моль = 2.02 г/моль Масса кислорода (О) = 3 атома × 16.00 г/моль = 48.00 г/моль

Общая масса сернистой кислоты = 32.06 г/моль + 2.02 г/моль + 48.00 г/моль = 82.08 г/моль

Массовая доля серы = (32.06 г/моль / 82.08 г/моль) × 100% = 39.03% Массовая доля водорода = (2.02 г/моль / 82.08 г/моль) × 100% = 2.46% Массовая доля кислорода = (48.00 г/моль / 82.08 г/моль) × 100% = 58.51%

Ответ: Массовая доля серы в сернистой кислоте составляет 39.03%, массовая доля водорода - 2.46%, а массовая доля кислорода - 58.51%.

Пояснение понятия "химический элемент":

Химический элемент - это вещество, которое состоит из одного типа атомов. Он не может быть разложен на более простые вещества химическими методами. Химические элементы представлены в периодической таблице Менделеева и имеют свои уникальные символы, например, кислород - O, сера - S, водород - H и т. д. Химические элементы являются основными строительными блоками всех видов веществ, и каждый из них имеет свои уникальные физические и химические свойства. Всего в природе существует около 118 различных химических элементов.