Вопрос школьника
Установить формулу вещества, содержание элементов в котором составляет: водорода 3,06%; фосфора 31,63%; кислорода 65,31%. Определить степени окисления элементов в этом веществе и составить его структурную формулу.
Ответ от учителя
Для определения формулы вещества, содержание элементов в котором известно, необходимо использовать процентное содержание каждого элемента и его атомную массу.
1. Найдем количество атомов каждого элемента в 100 граммах вещества:
— Водород: 3,06 г / 1,008 г/моль = 3,04 моль
— Фосфор: 31,63 г / 30,974 г/моль = 1,02 моль
— Кислород: 65,31 г / 15,999 г/моль = 4,08 моль
2. Найдем наименьшее количество молей элемента в соответствии с их соотношением в веществе. В данном случае это фосфор, у которого количество молей равно 1,02 моль.
3. Рассчитаем количество молей каждого элемента относительно фосфора:
— Водород: 3,04 моль / 1,02 моль = 2,98 моль
— Кислород: 4,08 моль / 1,02 моль = 4 моль
4. Рассчитаем отношение масс каждого элемента к их количеству молей:
— Водород: 3,06 г / 2,98 моль = 1,026 г/моль
— Фосфор: 31,63 г / 1,02 моль = 30,99 г/моль
— Кислород: 65,31 г / 4 моль = 16,33 г/моль
5. Определим степени окисления элементов в веществе. Фосфор имеет степень окисления +5, кислород -2, а водород +1.
6. Составим структурную формулу вещества, используя полученные данные. Так как водород имеет степень окисления +1, он связывается с фосфором, который имеет степень окисления +5, образуя ион HPO4^2-. Кислород имеет степень окисления -2, поэтому вещество содержит 4 иона HPO4^2-, связанных между собой кислородными мостиками:
HPO4^2- -O- HPO4^2- -O- HPO4^2- -O- HPO4^2-
Таким образом, формула вещества — (HPO4)4.
