Написание формулы по массовым долям
Теоретический материал изложен на страницах "Масса атомов и молекул" и "Массовая доля элемента".
Ниже будут приведены примеры решений типовых задач.
Формула для определения массовой доли элемента (W) в веществе:
W = n·(Ar/Mr)
- Ar - относительная атомная масса элемента
- Mr - относительная молекулярная масса элемента
- n - число атомов элемента в молекуле вещества
Пример 1. Записать химическую формулу вещества (FexOy), состоящего из 0,7241 массовой доли железа (W(Fe)=72,41%) и 0,2759 массовой доли кислорода (W(O)=27,59%).
Решение.
- Относительные атомные массы элементов, входящих в соединение: Ar(Fe)=56; Ar(O)=16
- Относительные молекулярные массы элементов: M(Fe)=56 г/моль; M(O)=16 г/моль
- Соотношение кол-ва атомов железа и кислорода в соединении:
Fe:O = 72,41/56 : 27,59/16 = 1,29:1,72
- Приводим найденное соотношение к "людскому виду", т.е., к натуральным числам:
делим обе части отношения на меньшее число, т.е., на 1,29 1,29/1,29=1, 1,72/1,29=1,33 1,29:1,72 = 1:1,33 = 3:4
- Fe:O = 3:4
- Fe3O4
Пример 2. Записать химическую формулу вещества, состоящего из 9 массовых частей алюминия и 8 массовых частей кислорода.
Решение.
- Дано: Al=9 м.ч.; O=8 м.ч.
- Найти: AlxOy
Ar(Al)=27; Ar(O)=16 Mr(Al)=27 г/моль; Mr(O)=16 г/моль Al:O = 9/27 : 8/16 = 0,33:0,5 = 2:3 Al:O = x:y = 2:3 Al2O3
Немного усложним задачу, и выведем формулу, зная массовые доли трех элементов.
Пример 3. Записать формулу вещества, в состав которого входят: 44% кислорода, 30,7% калия, 25,2% серы.
Решение.
- Дано: W(O)=44%; W(K)=30,7%; W(S)=25,2%
- Найти стехиометрические индексы для формулы KxSyOz
Ar(K)=39; Ar(S)=32; Ar(O)=16 Mr(K)=39 г/моль; Mr(S)=32 г/моль; Mr(O)=16 г/моль K:S:O = 30,7/39 : 25,2/32 : 44/16 = 0,77:0,77:2,75 = 2:2:7 K:S:O = x:y:z = 2:2:7 = K2S2O7 K2S2O7
Расчет по химическим формулам
Решим несколько обратных задач.
Для того, чтобы найти относительную молекулярную массу вещества, необходимо сложить все произведения относительных атомных масс элементов, входящих в это вещество, на их стехиометрические индексы.
Пример 4. Найти относительную молекулярную массу и отношение масс элементов в сульфате натрия Na2SO4.
Решение.
Ar(Na)=23; Ar(S)=32; Ar(O)=16 Mr(Na2SO4)=Ar(Na)·2+Ar(S)+Ar(O)·4 Mr(Na2SO4)=23·2+32+16·4=142 Относительная молекулярная масса: Mr(Na2SO4)=142 г/моль Отношение масс натрия, серы и кислорода: Na:S:O = 46:32:64 = 23:16:32
Пример 5. Найти массовые доли элементов в NaOH.
Решение.
Ar(Na)=23; Ar(O)=16; Ar(H)=1 Mr(NaOH)=23+16+1=40 г/моль Массовая доля натрия: W(Na)=Ar(Na)/Mr(NaOH) = 23/40 = 57,5% Массовая доля кислорода: W(O)=16/40=40% Массовая доля водорода: W(H)=1/40=2,5%
Нахождение массы элемента по известной массе вещества
Пример 6. Какое кол-во алюминия содержится в 51 кг оксида алюминия Al2O3.
Решение.
- Определяем молярные массы вещества и его элементов:
Ar(Al)=27; Mr(Al)=27 г/моль Ar(O)=16; Mr(O)=16 г/моль Mr(Al2O3)=27·2+16·3=102 г/моль
- Для вычисления массы алюминия составляем и решаем пропорцию:
102 кг Al2O3 содержат 54 кг Al 51 кг - x x=51·54/102=27 кг
Пример 7. Какое кол-во кальция содержится в 2 кг фосфата кальция Ca3(PO4)2.
Решение.
- Определяем молярные массы вещества и его элементов:
Ar(Ca)=40; Mr(Ca)=40 г/моль Ar(P)=31; Mr(P)=31 г/моль Ar(O)=16; Mr(O)=16 г/моль Mr(Ca3(PO4)2)=40·3+31·2+16·8=310 г/моль
- отношение массы кальция к массе всего вещества будет равно отношению их молярных масс:
m(Ca)/m(Ca3(PO4)2) = 3M(Ca)/M(Ca3(PO4)2) m(Ca) = 2·3·40/310 = 0,774 кг
Пример 8. Сколько надо взять Ca3(PO4)2, чтобы получить 10 кг кальция.
Решение.
- Определяем молярные массы вещества и его элементов:
Ar(Ca)=40; Mr(Ca)=40 г/моль Ar(P)=31; Mr(P)=31 г/моль Ar(O)=16; Mr(O)=16 г/моль Mr(Ca3(PO4)2)=40·3+31·2+16·8=310 г/моль
- отношение массы кальция к массе всего вещества будет равно отношению их молярных масс:
m(Ca)/m(Ca3(PO4)2) = 3M(Ca)/M(Ca3(PO4)2) m(Ca3(PO4)2) = 10·310/3·40 = 3100/120 = 25,833 кг
Пример 9. Сколько чистого железа содержится в 10 кг руды, состоящей из 80% Fe3O4 и 20% пустой породы.
Решение.
- Определяем молярные массы вещества и его элементов:
Ar(Fe)=56; Mr(Fe)=56 г/моль Ar(O)=16; Mr(O)=16 г/моль Mr(Fe3O4)=56·3+16·4=232 г/моль
- находим массу оксида железа в руде:
m(Fe3O4) = 10·80/100 = 8 кг
- отношение массы железа к массе всего вещества будет равно отношению их молярных масс:
m(Fe)/m(Fe3O4) = 3M(Fe)/M(Fe3O4) m(Fe) = 8·3·56/232 = 5,793 кг