1.4.2. Химические формулы и расчеты по ним
Задача 1. Определите массовую долю марганца в оксидах марганца (IV) и марганца (VII).
Решение. Молярная масса марганца равна 55 г/моль, оксида марганца (IV) – 87, оксида марганца (VII) – 222 г/моль.
В 1 моль MnO2 содержится 1 моль Mn, т.е.
в 1 моль · 87 г/моль = 87 г MnO2 содержится
1 моль · 55 г/моль = 55 г Mn:
в 87 г MnO2 – 55 г Mn,
в 100 г MnO2 – х г Mn.
Отсюда
.
Следовательно, массовая доля марганца в MnO2 63,2 %.
Аналогично определяем массовую долю марганца в оксиде Mn2O7. Молярная масса Mn2O7 равна 222 г/моль. В 222 г/моль Mn2O7 содержится 2·55 г = 110 г Mn:
в 222 г Mn 2O7 – 110 г Mn,
в 100 г Mn 2O7 – y г Mn,
откуда
Mn,
т.е. массовая доля марганца в Mn2O7 49,5 %.
Задача 2. Сколько граммов мышьяка можно получить из 200 г смеси, содержащей 40 % оксида мышьяка (III) и 60 % оксида мышьяка (V)?
Решение. Определяем массу Аs2O3 и Аs2O5 в смеси.
Получаем:
и
.
Находим массу мышьяка в каждом из этих оксидов. Молярная масса мышьяка 75 г/моль, Аs2O3 – 198 г/моль, Аs2O5 – 230 г/моль
в 198 г Аs2O3 содержится 2·75 г = 150 г As,
в 80 г Аs2O3 содержится х г As.
Отсюда
т.е. из оксида мышьяка (III) можно получить 60,6 г мышьяка.
В 230 г Аs2O5 содержится 150 г As,
в 120 г Аs2O5 содержится у г As,
откуда
т.е. из оксида мышьяка (V) можно получить 78,3 г мышьяка. Таким образом, из 200 г оксидов можно получить
60,6 г + 78,3 г = 138,9 г мышьяка.
Задача 3. Сколько тонн железа содержится в 9,28 г магнитного железняка Fe3O4?
Решение. Вычисляем молярную массу Fe3O4. Она равна 232 г/моль.
В 232 г Fe3O4 содержится 3·56 г Fe,
в 9,28 г Fe3O4 содержится х г Fe
г
Fe
1.4.3. Нахождение формулы вещества по результатам анализа
Задача 1. Определите формулу вещества, содержащего 40 % кальция, 12 % углерода и 48 % кислорода.
Решение. Обозначим число моль атомарного кальция в 1 моль вещества через х, углерода – через y, кислорода – через z. Формула вещества будет
CaXCYOZ.
100 г этого вещества содержит 40 г Ca, 12 г C и 48 г O. Молярные массы этих атомов равны: кальция – 40 г/моль, углерода – 12 г/моль, кислорода – 16 г/моль. Если разделить массы всех элементов, входящих в соединение, на молярные массы их атомов, то мы получим соотношение числа моль атомов в соединении:
.
Таким образом, формула соединения CaCO3.
Задача 2. При полном сжигании соединения серы с водородом получено 3,6 г воды и 12,8 г оксида серы (IV). Определите формулу исходного соединения.
Решение. Представим формулу соединения в виде HxSy, где x – число моль атомов водорода, y – число моль атомов серы, содержащихся в 1 моль вещества. Для решения задачи определим молярные массы: воды – 18 г/моль, оксида серы (IV) – 64 г/моль, атомов водорода – 1 г/моль, атомов серы – 32 г/моль. На основании формул продуктов горения и молярных масс получаем, что 18 г Н2О может быть получено из 2 г Н. Откуда