Номер 15, страница 9 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

15. Внимательно прочитайте определение химической формулы, приведённое в параграфе. Поясните, почему условные записи $CuSO_4 \cdot 5H_2O$ и $K_3[Al(OH)_6]$, согласно этому определению, не являются химическими формулами и не выражают состав этих веществ.

Согласно строгому определению, химическая формула — это условная запись, отражающая качественный и количественный атомный состав вещества с помощью символов химических элементов и числовых индексов. Эта запись показывает соотношение атомов в одной формульной единице или молекуле. Условные записи, которые содержат дополнительные знаки, передающие информацию о строении вещества (например, о наличии структурных блоков, ионов или кристаллизационной воды), а не только о его атомарном составе, не являются химическими формулами в этом узком смысле.

$CuSO_4 \cdot 5H_2O$

Данная запись описывает пентагидрат сульфата меди(II) — вещество, относящееся к классу кристаллогидратов. Она не является химической формулой в строгом смысле по следующим причинам:

• Она содержит символ точки ($ \cdot $), который не является стандартным элементом простой химической формулы. Эта точка используется для того, чтобы показать связь между двумя разными химическими соединениями: сульфатом меди ($CuSO_4$) и водой ($H_2O$).
• Запись выражает состав вещества не через атомы, а через составляющие его формульные единицы ($CuSO_4$) и молекулы ($H_2O$), которые находятся в определенном стехиометрическом соотношении в кристаллической решетке.

Таким образом, эта запись является не столько химической формулой, сколько условным обозначением состава кристаллогидрата, которое несет в себе структурную информацию. Истинная (эмпирическая) формула, отражающая только общий атомарный состав, была бы $CuH_{10}SO_9$. Эта формула показывает общее количество атомов каждого элемента, но скрывает тот факт, что в структуре вещества присутствуют интактные молекулы воды. Следовательно, запись $CuSO_4 \cdot 5H_2O$ не выражает состав вещества так, как это предписывает строгое определение химической формулы — через атомы.

Ответ: Запись $CuSO_4 \cdot 5H_2O$ не является химической формулой в строгом понимании, поскольку она описывает состав кристаллогидрата путем объединения формул двух разных веществ ($CuSO_4$ и $H_2O$) через точку. Она передает информацию о строении, а не только об элементном составе, как это делает истинная химическая формула ($CuH_{10}SO_9$).

$K_3[Al(OH)_6]$

Данная запись описывает гексагидроксоалюминат(III) калия — комплексное соединение. Она не является химической формулой в строгом смысле по следующим причинам:

• Она содержит квадратные скобки `[]`, которые используются в химии для выделения координационной сферы (комплексного иона). Эти скобки не являются частью простой химической формулы, а служат для передачи информации о строении.
• Запись показывает, что вещество состоит из отдельных ионов: трех катионов калия ($K^+$) и одного комплексного аниона гексагидроксоалюмината ($[Al(OH)_6]^{3-}$). То есть состав выражается через ионы, а не непосредственно через атомы.

Эта запись является формулой комплексного соединения, которая отражает его структуру: наличие центрального атома ($Al$), лигандов ($OH$) и противоионов ($K^+$). Истинная (эмпирическая) формула этого вещества, показывающая только его атомарный состав, — $K_3AlH_6O_6$. Эта формула соответствует строгому определению, но не передает важную информацию о том, что данное вещество является комплексным. Таким образом, запись $K_3[Al(OH)_6]$ не выражает состав в том виде, в каком это делает простая химическая формула.

Ответ: Запись $K_3[Al(OH)_6]$ не является химической формулой в строгом понимании, так как использует квадратные скобки для описания структуры комплексного соединения. Она отражает не только элементный состав, но и группировку атомов в комплексный ион, в то время как истинная химическая формула ($K_3AlH_6O_6$) отражает лишь общее соотношение атомов в веществе.