Вывод химической формулы вещества

 

 

 

 

Задача 99. 
Найти простейшую формулу вещества, содержащего (по массе) 43,4% натрия, 11,3% углерода и 45,3% кислорода.
Решение:
Обозначим числа атомов натрия, углерода и кислорода в простейшей формуле вещества соответственно через x, y и z. Атомные массы этих элементов равны соответственно 23, 12 и 16. Поэтому массы натрия, углерода и кислорода в составе вещества относятся как 23х  :  12у  :  16z. По условию задачи это отношение имеет вид: 43,4  :  11,3  :  45,3. Следовательно: 23х  :  12у  :  16z  =  43,4  :  11,3  :  45,3.

Откуда 

Чтобы выразить полученное отношение целыми числами, разделим все три его члена на наименьший из них:

Таким образом, простейшая формула вещества Na_xC_yO_z  будет иметь вид: Na₂CO₃.   

Ответ: Na₂CO₃.

---

Задача 100. 
Найти простейшую формулу вещества, в состав которого входят водород, углерод, кислород и азот в соотношении масс 1 : З : 4 : 7.
Решение:
Обозначим числа атомов водорода, углерода, кислорода и азота в простейшей формуле вещества соответственно через x, y, z. Атомные массы этих элементов равны соответственно 1, 12, 16 14. Поэтому массы водорода, углерода, кислорода и азота в составе вещества относятся как 1х : 12у : 16z :14 . По условию задачи это отношение имеет вид: 1 : 3 : 4 : 7. Следовательно: 1х : 12у : 16z :14  = 1 : 3 : 4 : 7. 

Тогда

Чтобы выразить полученное отношение целыми числами, разделим все три его члена на наименьший из них:

Таким образом, простейшая формула вещества HxCyOzNa  будет иметь вид: H₄CON₄ или  COH₄N₄.

Ответ:  COH₄N₄.

---

Задачи 101. 
Найти простейшую формулу оксида ванадия, зная, что 2,73 г оксида содержат 1,53 г металла.
Решение:
Вариант I.

Находим процентное содержание ванадия в его оксиде из пропорции:

Тогда процентное содержание кислорода составляет; 100 – 56,04 = 43,96%.

Обозначим числа атомов ванадия и кислорода в простейшей формуле оксида соответственно через _x и _y. Атомные массы этих элементов равны соответственно 50,94 и 16. По-этому массы ванадия и кислорода в составе оксида относятся как 50,94x : 16y. По условию задачи это отношение равно 56,94 : 43,96. Следовательно: 

Чтобы выразить полученное отношение целыми числами, разделим оба его члена на наименьший из них:

Таким образом, простейшая формула оксида ванадия имеет вид; V₂O₅.  

Ответ: V₂O₅.

Вариант II.

Решение:
Находим массу кислорода в оксиде ванадия: m(O)  2,73 - 1,53 = 1,2 г. 

Обозначим числа атомов ванадия и кислорода в простейшей формуле оксида соответственно через x и y. Атомные массы этих элементов равны соответственно 50,94 и 16. Поэтому массы ванадия и кислорода в составе оксида относятся как 50,94x : 16y. По условию задачи это отношение в 2,73г оксида ванадия равно 1,53 : 1,2. Следовательно: 

Чтобы выразить полученное отношение целыми числами, разделим оба его члена на наименьший из них:

Таким образом, простейшая формула оксида ванадия имеет вид; V₂O₅.  

Ответ :V₂O₅.

---

Задача 102. 
Вещество содержит (по массе) 26,53% калия, 35,37% хрома и 38,10% кислорода. Найти его простейшую формулу.
Решение:
Обозначим числа атомов калия, хрома и кислорода в простейшей формуле вещества через x, y и z. Атомные массы этих элементов равны соответственно 39, 52 и 16. Поэтому массы калия, хрома и кислорода в составе вещества относятся как 39x : 52y : 16z. По условию задачи это отношение равно 26,53 : 35,37 : 38,10. Следовательно:

Чтобы выразить полученное отношение целыми числами, разделим три его члена на наименьший из них:

 а затем умножим три члена последнего отношения на 2, получим:                                 

  x : y = (1 ^. 2) : (1 ^. 2) : (3,5 ^. 2) = 2 : 2 : 7.                                     

Таким образом, простейшая формула вещества имеет вид: K₂Cr₂O₇.  

Ответ: K₂Cr₂O₇. 

---

Задача 103. 
Найти формулу кристаллогидрата хлорида бария, зная, что 36,6 г соли при прокаливании теряют в массе 5,4 г.
Решение:
Молекулярные массы хлорида бария и воды соответственно равны 208, 236 и 18 г/моль. 
Находим массу хлорида бария в кристалле:

Обозначим числа молекул хлорида бария и воды в кристаллогидрате хлорида бария соответственно через х и y, получим формулу xBaCl₂ ^. yH₂O. Массы молекул хлорида бария и воды в составе кристаллогидрата относятся как 208,236x : 18y. По условию задачи это отношение равно 31,2 : 5,4. Следовательно:

Чтобы выразить полученное отношение целыми числами, разделим два его члена на наименьший из них:

Таким образом, простейшая формула кристаллогидрата (xBaCl₂ ^. yH₂O) будет иметь вид: BaCl₂ ^. 2H₂O.  

Ответ:   BaCl₂ ^. 2H₂O. 

---

Задача 104. 
Найти молекулярную формулу масляной кислоты, содержащей (по массе) 54,5% углерода, 36,4% кислорода и 9,1% водорода, зная, что плотность ее паров по водороду равна 44.
Решение:
Обозначим числа атомов углерода, кислорода и водорода в простейшей формуле масляной кислоты через x, y и z. Атомные массы этих элементов равны соответственно 12, 16 и 1. Поэтому массы калия, кислорода и водорода в составе вещества относятся как 12x : 16y : 1z. По условию задачи это отношение равно 54,5 : 36,4 : 9,1. Следовательно:

Чтобы выразить полученное отношение целыми числами, разделим три его члена на наименьший из них:

Обозначим формулу масляной кислоты как C_xO_yH_z, тогда простейшая формула будет иметь вид: C₂OH₄. Этой формуле отвечает молекулярная масса 44. Истинную молекулярную массу кислоты находим исходя из её плотности по водороду:

Таким образом, истинная молекулярная масса кислоты отличается от вычисленной молекулярной массы по её простейшей формуле. Вычислим множитель (n), на который следует умножить значения всех трёх членов коэффициентов в простейшей формуле кислоты, разделив значение MC_xO_yH_z  на значение  MC₂OH₄:

Тогда

x : y : z  = (2 ^. 2) : (2 ^. 1) : (2 ^. 4) = 4 : 2 : 8.                                          . 

Следовательно, истинная молекулярная формула масляной кислоты будет иметь вид:  C₄O₂H₈.

Ответ:   C₄O₂H₈.

---

Задача 105. 
Найти молекулярную формулу вещества, содержащего (по массе) 93,75% углерода и 6,25% водорода, если плотность этого вещества по воздуху равна 4,41.
Решение:
Молекулярная масса воздуха равна 29 г/моль.
Обозначим числа атомов углерода и водорода в простейшей формуле вещества через x, y. Атомные массы этих элементов равны соответственно 12 и 1. Поэтому массы углерода и водорода в составе вещества относятся как 12x : 1y. По условию задачи это отношение равно 93,75 : 6,25. Следовательно:

Чтобы выразить полученное отношение целыми числами, разделим оба его члена на наименьший из них:

а затем умножим оба члена последнего отношения на 4, получим:                                            

  x : y = (1,25 ^. 4) : (1 ^. 4) = 5 : 4.                                        

Простейшая формула вещества имеет вид: C₅H₄. Этой формуле отвечает молекулярная масса, равная 64 [M(С₅H₄) = (5 ^. 12) ^. (4 ^. 1) = 64)]. Истинную молекулярную массу вещества находим исходя из его плотности по воздуху:

M(C_xH_y) = D ^. M_(Возд.) =
= 4,41 ^. 29 = 128

Находим коэффициент (n), показывающий во сколько раз истинная молекулярная масса вещества больше вычисленной:

Теперь найденные значения x и y умножаем на 2, получаем: nC_xH_y = C10H8.

Истинная формула вещества будет иметь вид:  C₁₀H₈.

Ответ: :  C₁₀H_8.

---