Определение формулы соединения

8 заданий

Простейшая формула по составу

Если известны массовые доли элементов, отношение чисел атомов в формуле находят делением долей на атомные массы:

\[x : y : z = \frac{w_\text{A}}{A_\text{A}} : \frac{w_\text{B}}{A_\text{B}} : \frac{w_\text{C}}{A_\text{C}}\]

Полученные числа делят на наименьшее и, если нужно, умножают на небольшое целое (2, 3, 4), чтобы получились целые.

edit_noteСоль с хромом

Калий 26,6 %, хром 35,4 %, кислород 38,0 %. \(26{,}6/39{,}10 = 0{,}680\); \(35{,}4/52{,}00 = 0{,}681\); \(38{,}0/16{,}00 = 2{,}375\). Делим на 0,680: \(1 : 1 : 3{,}49\). Умножаем на 2: \(2 : 2 : 7\) — \(\ce{K2Cr2O7}\), дихромат калия.

errorНе округляйте 1,49 до 1,5 «на глаз» слишком рано

Отношения вроде 1 : 1,33 или 1 : 2,5 означают, что нужно умножить на 3 или 2, а не округлить. Округление \(3{,}49 \to 3\) дало бы «\(\ce{KCrO3}\)» — несуществующее вещество с хромом +5 и неверными массовыми долями.

history_eduАнализ сжиганием

В 1831 году Юстус Либих изобрёл «калиаппарат» — стеклянную систему шариков с раствором щёлочи, поглощавшую углекислый газ при сжигании вещества. Взвешивая аппарат до и после, он с небывалой точностью определял углерод. Принцип — превратить элемент в известное вещество и взвесить его — остался основой элементного анализа до появления автоматических анализаторов.

scienceКак элементы переводят в весовые формы

\(\ce{S + 2HNO3 -> H2SO4 + 2NO}\), затем \(\ce{H2SO4 + BaCl2 -> BaSO4 v + 2HCl}\) — серу взвешивают в виде сульфата бария.
\(\ce{Cl- + Ag+ -> AgCl v}\) — хлор взвешивают как хлорид серебра.
\(\ce{2Fe(OH)3 ->[t] Fe2O3 + 3H2O}\) — железо взвешивают в виде оксида.
\(\ce{CO2 + 2KOH -> K2CO3 + H2O}\) — углерод по привесу щёлочи (калиаппарат Либиха).

Истинная формула и состав по превращениям

Простейшая формула показывает лишь отношение атомов. Чтобы найти истинную (молекулярную) формулу, нужна молярная масса — например, из плотности пара: \(M = 22{,}4\rho\) (н. у.) или \(M = 29D_\text{возд}\). Оксид фосфора(V) имеет простейшую формулу \(\ce{P2O5}\) (\(M = 142\)), а плотность его пара по воздуху около 9,8: \(M = 284\) — молекулы \(\ce{P4O10}\).

Состав можно найти и по превращениям, не анализируя вещество на элементы: по массе остатка при прокаливании, по массе осадка, по объёму газа.

edit_noteКристаллогидрат по двум взвешиваниям

При нагревании до 150 °C медный купорос теряет 28,9 % массы. Сколько воды осталось? Потеря 4 молекул воды: \(72{,}06/249{,}7 = 28{,}9\) % — остался \(\ce{CuSO4*H2O}\).

scienceПревращения, по которым устанавливают состав

\(\ce{Na2CO3*10H2O ->[t] Na2CO3 + 10H2O}\) — число молекул воды по потере массы.
\(\ce{2MgNH4PO4 ->[t] Mg2P2O7 + 2NH3 ^ + H2O}\) — магний осаждают в виде фосфата магния-аммония и взвешивают как пирофосфат.
\(\ce{2NaHCO3 ->[t] Na2CO3 + CO2 + H2O}\) — гидрокарбонат узнают по потере 36,9 % массы.
\(\ce{P4O10 + 6H2O -> 4H3PO4}\) — формула оксида видна и по числу молей кислоты.

boltПроверка формулы по «круглым» числам

Найдя формулу, пересчитайте по ней массовые доли и сравните с условием с точностью до 0,1–0,2 %. Если расхождение больше, скорее всего, вы неудачно округлили отношение атомов.

push_pinГлавное

Отношение чисел атомов равно отношению \(w_i/A_i\): делим массовые доли на атомные массы и приводим к небольшим целым числам. Истинную (молекулярную) формулу находят, сравнивая массу простейшей формулы с молярной массой — например, из плотности пара (\(\ce{P2O5}\) → \(\ce{P4O10}\)). Состав можно установить и без анализа на элементы — по массам продуктов разложения или осаждения.

Закрепите теорию: 8 заданий с проверкой и подсказками, урок зачитывается от 70 %.