Вопрос школьника
Оксид хрома, применяемый в составе пасты для полировки поверхности деталей, содержит 68,42% хрома. Определите степень окисления хрома и формулу оксида.
Ответ от учителя
Степень окисления хрома в оксиде можно определить, зная, что общая сумма степеней окисления в молекуле должна быть равна нулю. Так как в данном случае хром является единственным элементом, то его степень окисления равна степени окисления всей молекулы.
Пусть степень окисления хрома равна x. Тогда степень окисления кислорода будет равна 2 (-2 за каждый из двух атомов кислорода в молекуле). Таким образом, уравнение для суммы степеней окисления будет выглядеть следующим образом:
x + 2(-2) = 0
x — 4 = 0
x = +4
Таким образом, степень окисления хрома в оксиде равна +4.
Для определения формулы оксида можно воспользоваться правилом кратных пропорций. Пусть массовая доля хрома в оксиде равна 68,42%. Тогда массовая доля кислорода будет равна:
100% — 68,42% = 31,58%
Для определения соотношения атомов хрома и кислорода в молекуле можно использовать массовые доли элементов. Пусть масса хрома в молекуле равна mCr, а масса кислорода — mO. Тогда:
mCr / (mCr + mO) = 68,42%
mO / (mCr + mO) = 31,58%
Решая эти уравнения относительно mCr и mO, получим:
mCr = 68,42(mCr + mO) / 100
mO = 31,58(mCr + mO) / 100
Раскрыв скобки и приведя подобные слагаемые, получим:
mCr = 0,6842mO
mO = 1,584mCr
Таким образом, соотношение масс атомов хрома и кислорода в молекуле оксида будет равно:
mCr : mO = 0,6842 : 1,584
Для упрощения этого соотношения можно поделить обе части на массу наименьшего атома (массу хрома), получив:
1 : 2,32
Таким образом, формула оксида будет CrO2,32. Однако, такая формула не соответствует общепринятому названию оксида хрома, который имеет формулу Cr2O3. Вероятно, в составе пасты для полировки используется смесь различных оксидов хрома, в которой присутствует и Cr2O3.
