Вывод химических формул различных веществ

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.

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

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.

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

Задачи 101. Найти простейшую формулу оксида ванадия, зная, что 2,73г оксида содержат 1,53г 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.

Вариант II.

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

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:

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.

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

Обозначим числа молекул хлорида бария и воды в кристаллогидрате хлорида бария соответственно через z 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:

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 CxOyHz, 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 MCxOyHz на значение MC2OH4:

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

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(CxHy) = 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: nCxHy = C10H8.