Вопрос школьника
В состав некоторого сложного вещества входят 15,8% углерода (С) и 84,2% серы. Плотность рапа этого вещества по водороду равна 38. Установить формулу данного вещества.
Ответ от учителя
Для определения формулы вещества необходимо знать молярные массы его компонентов. Молярная масса углерода равна 12 г/моль, а молярная масса серы равна 32 г/моль.
Предположим, что вещество содержит 100 г. Тогда в нем будет 15,8 г углерода и 84,2 г серы.
Для определения количества молей каждого элемента воспользуемся формулой:
n = m/M,
где n — количество молей, m — масса вещества, M — молярная масса элемента.
Для углерода:
n(C) = 15,8 г / 12 г/моль ≈ 1,32 моль
Для серы:
n(S) = 84,2 г / 32 г/моль ≈ 2,63 моль
Теперь найдем отношение количества молей серы к количеству молей углерода:
n(S) / n(C) ≈ 2,63 / 1,32 ≈ 2
Это означает, что в формуле вещества отношение количества атомов серы к количеству атомов углерода равно 2:1.
Пусть формула вещества имеет вид CxSy. Тогда массовая доля углерода в нем будет равна:
m(C) = 12x / (12x + 32y)
А массовая доля серы будет равна:
m(S) = 32y / (12x + 32y)
Из условия задачи известна плотность вещества по водороду, которая равна 38. Плотность вещества по водороду можно выразить через массовые доли его компонентов:
d(H) = (m(C) + m(S)) / (12x + 32y)
Подставим в эту формулу выражения для массовых долей:
38 = (12x / (12x + 32y)) + (32y / (12x + 32y))
Упростим выражение:
38(12x + 32y) = 12x + 32y
456x + 1216y = 12x + 32y
444x = 1184y
x/y ≈ 2,67
Таким образом, формула вещества имеет вид C2.67S. Однако, формула должна быть целочисленной, поэтому округлим число атомов углерода до 3:
C3S8
Ответ: формула вещества — C3S8.
