Номер 58, страница 14 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

58. *При длительном пропускании паров серы над нагретым углеродом массой 1,90 г было получено новое соединение, масса которого составила 6,02 г. Приняв, что в реакцию вступила только половина углерода, установите эмпирическую формулу полученного соединения. Чему равна массовая доля серы в нём?

Дано:

Исходная масса углерода: $m_{исх}(\text{C}) = 1,90 \text{ г}$

Масса полученного соединения: $m(\text{соед.}) = 6,02 \text{ г}$

Доля прореагировавшего углерода: 50% или $\frac{1}{2}$

Найти:

Эмпирическую формулу соединения - ?

Массовую долю серы $\omega(\text{S})$ в соединении - ?

Решение:

1. Определим массу углерода, вступившего в реакцию. По условию, это половина от исходной массы:

$m(\text{C}) = \frac{m_{исх}(\text{C})}{2} = \frac{1,90 \text{ г}}{2} = 0,95 \text{ г}$

2. Новое соединение состоит из углерода и серы. Согласно закону сохранения массы, масса серы, прореагировавшей с углеродом, равна разности масс полученного соединения и вступившего в реакцию углерода:

$m(\text{S}) = m(\text{соед.}) - m(\text{C}) = 6,02 \text{ г} - 0,95 \text{ г} = 5,07 \text{ г}$

3. Для установления эмпирической формулы соединения (обозначим ее как $C_xS_y$) необходимо найти соотношение количеств вещества (числа молей) атомов углерода и серы. Для этого используем их молярные массы: $M(\text{C}) \approx 12,01 \text{ г/моль}$ и $M(\text{S}) \approx 32,06 \text{ г/моль}$.

Количество вещества углерода:

$n(\text{C}) = \frac{m(\text{C})}{M(\text{C})} = \frac{0,95 \text{ г}}{12,01 \text{ г/моль}} \approx 0,0791 \text{ моль}$

Количество вещества серы:

$n(\text{S}) = \frac{m(\text{S})}{M(\text{S})} = \frac{5,07 \text{ г}}{32,06 \text{ г/моль}} \approx 0,1581 \text{ моль}$

4. Найдем соотношение индексов $x:y$ как соотношение количеств веществ $n(\text{C}):n(\text{S})$:

$x:y = n(\text{C}) : n(\text{S}) \approx 0,0791 : 0,1581$

Чтобы получить целочисленное соотношение, разделим оба значения на наименьшее из них (0,0791):

$x = \frac{0,0791}{0,0791} = 1$

$y = \frac{0,1581}{0,0791} \approx 2$

Таким образом, простейшее соотношение атомов углерода и серы в соединении равно 1:2. Эмпирическая формула соединения — $CS_2$ (сероуглерод).

5. Рассчитаем массовую долю серы ($\omega(\text{S})$) в полученном соединении. Она равна отношению массы серы в соединении к общей массе соединения, выраженному в процентах:

$\omega(\text{S}) = \frac{m(\text{S})}{m(\text{соед.})} \cdot 100\% = \frac{5,07 \text{ г}}{6,02 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 84,22\%$

Ответ: эмпирическая формула полученного соединения — $CS_2$; массовая доля серы в нём составляет 84,22%.