Номер 9, страница 170 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

9. Установите химическую формулу соли, в которой массовая доля калия составляет 31,836 %, хлора — 28,980 %, кислорода — 39,184 %. Определите степени окисления атомов.

Дано:

Массовая доля калия $\omega(K) = 31,836 \%$

Массовая доля хлора $\omega(Cl) = 28,980 \%$

Массовая доля кислорода $\omega(O) = 39,184 \%$

Найти:

Химическую формулу соли — $K_xCl_yO_z$ — ?

Степени окисления атомов — ?

Решение:

1. Определение химической формулы соли.

Для установления простейшей химической формулы вещества предположим, что масса образца соли равна 100 г. В этом случае массы элементов в образце будут численно равны их массовым долям, выраженным в граммах:

$m(K) = 31,836$ г

$m(Cl) = 28,980$ г

$m(O) = 39,184$ г

Далее вычислим количество вещества (число молей) для каждого элемента, используя формулу $n = m/M$ и молярные массы элементов (округленные): $M(K) \approx 39,1$ г/моль, $M(Cl) \approx 35,5$ г/моль, $M(O) \approx 16,0$ г/моль.

$n(K) = \frac{m(K)}{M(K)} = \frac{31,836 \text{ г}}{39,1 \text{ г/моль}} \approx 0,8142$ моль

$n(Cl) = \frac{m(Cl)}{M(Cl)} = \frac{28,980 \text{ г}}{35,5 \text{ г/моль}} \approx 0,8163$ моль

$n(O) = \frac{m(O)}{M(O)} = \frac{39,184 \text{ г}}{16,0 \text{ г/моль}} \approx 2,4490$ моль

Соотношение индексов в формуле $K_xCl_yO_z$ соответствует мольному соотношению элементов:

$x : y : z = n(K) : n(Cl) : n(O) \approx 0,8142 : 0,8163 : 2,4490$

Для нахождения простейшего целочисленного соотношения разделим все значения на наименьшее из них ($0,8142$):

$x = \frac{0,8142}{0,8142} = 1$

$y = \frac{0,8163}{0,8142} \approx 1,002 \approx 1$

$z = \frac{2,4490}{0,8142} \approx 3,008 \approx 3$

Таким образом, простейшая (эмпирическая) формула соли — $KClO_3$. Это хлорат калия.

2. Определение степеней окисления атомов.

В соединении $KClO_3$ сумма степеней окисления всех атомов равна нулю. Для определения степеней окисления воспользуемся общими правилами:

- Калий (K) — щелочной металл (I группа, главная подгруппа), его степень окисления в соединениях постоянна и равна $+1$.

- Кислород (O) в солях кислородсодержащих кислот (оксосолях), как правило, имеет степень окисления $-2$.

- Степень окисления хлора (Cl) в данном соединении обозначим через $x$.

Составим и решим уравнение, исходя из принципа электронейтральности соединения:

$(+1) \cdot 1 + x \cdot 1 + (-2) \cdot 3 = 0$

$1 + x - 6 = 0$

$x - 5 = 0$

$x = +5$

Следовательно, степени окисления атомов в соли $KClO_3$ следующие: $K^{+1}Cl^{+5}O_3^{-2}$.

Ответ: Химическая формула соли — $KClO_3$ (хлорат калия). Степени окисления атомов: K = +1; Cl = +5; O = -2.