Расчёт объёма и состава газа
Я работаю над расчётом, связанным с общим объёмом 8.96 dm³ при нормальных условиях. Нужно быть внимательным с «оксид серы(IV)», то есть SO2. Я отмечаю, что массовая доля кислорода в Al2O3 составляет 30%. Формульная масса рассчитывается как удвоенная относительная атомная масса элемента плюс 48. При решении относительно атомной массы (A) я получаю, что она соответствует железу (Fe), причём E — это Fe.
Расчёт свойств газа
Я выполняю расчёты для задачи олимпиады, связанной с газом. Итак, сначала нахожу количество вещества: n = 3.36/22.4, что даёт 0.15 моль. Затем определяю молярную массу (M), используя M = 6.6/0.15, получая 44 г/моль. Для газа мне нужно рассмотреть его состав и проверить свои расчёты. Я задаюсь вопросом, следует ли использовать формулировку «неизвестного газообразного оксида состава ЭO₂» вместо просто «серы».
На фото несколько пунктов, поэтому решаю все видимые задания 1–8 и дополнительное задание.
Краткие ответы
Оксиды — сложные вещества из двух элементов, один из которых кислород. Валентность кислорода — II.
| Валентность Э | Общая формула | Пример |
|---|---|---|
| I | \(\mathrm{Э_2O}\) | \(\mathrm{Na_2O}\) |
| II | \(\mathrm{ЭO}\) | \(\mathrm{MgO}\) |
| III | \(\mathrm{Э_2O_3}\) | \(\mathrm{Al_2O_3}\) |
| IV | \(\mathrm{ЭO_2}\) | \(\mathrm{CO_2}\) |
| V | \(\mathrm{Э_2O_5}\) | \(\mathrm{P_2O_5}\) |
| VI | \(\mathrm{ЭO_3}\) | \(\mathrm{SO_3}\) |
| VII | \(\mathrm{Э_2O_7}\) | \(\mathrm{Cl_2O_7}\) |
| VIII | \(\mathrm{ЭO_4}\) | \(\mathrm{OsO_4}\) |
- \[ \mathrm{ZnO} \] — оксид цинка(II);
\[ \mathrm{B_2O_3} \] — оксид бора(III);
\[ \mathrm{SiO_2} \] — оксид кремния(IV);
\[ \mathrm{P_2O_5} \] — оксид фосфора(V);
\[ \mathrm{SO_2} \] — оксид серы(IV).
- Кислотные оксиды: \(\mathrm{CO_2}\), \(\mathrm{SO_3}\).
\[ \mathrm{SO_3+H_2O\rightarrow H_2SO_4} \]
- Основные оксиды: \(\mathrm{CaO}\), \(\mathrm{Na_2O}\).
\[ \mathrm{CaO+H_2O\rightarrow Ca(OH)_2} \]
\[ m_{\text{смеси}}=71{,}2\text{ г} \]
\[ V_{\text{смеси}}=8{,}96\text{ дм}^3 \]
Элемент \(\mathrm{Э}\) — железо Fe, оксид — \(\mathrm{Fe_2O_3}\).
Дополнительное задание
\[ \mathrm{Э=С}, \qquad \text{оксид — } \mathrm{CO_2}. \]
Ключевые шаги и объяснение
1–3. Составление формул оксидов
Кислород в оксидах имеет валентность II. Индексы в формуле подбирают так, чтобы общая валентность элементов была одинаковой.
Например, для фосфора(V):
\[ \mathrm{P^{V}_2O^{II}_5} \]
Получаем формулу \(\mathrm{P_2O_5}\).
6. Масса смеси
Используем формулу:
\[ m=nM. \]
Для оксида магния:
\[ M(\mathrm{MgO})=24+16=40\text{ г/моль}, \]
\[ m(\mathrm{MgO})=0{,}25\cdot40=10\text{ г}. \]
Для оксида алюминия:
\[ M(\mathrm{Al_2O_3})=2\cdot27+3\cdot16=102\text{ г/моль}, \]
\[ m(\mathrm{Al_2O_3})=0{,}6\cdot102=61{,}2\text{ г}. \]
Тогда:
\[ m_{\text{смеси}}=10+61{,}2=\boxed{71{,}2\text{ г}}. \]
7. Объём смеси газов
При нормальных условиях:
\[ V_m=22{,}4\text{ дм}^3/\text{моль}. \]
Количество кислорода:
\[ n(\mathrm{O_2})=\frac{4{,}8}{32}=0{,}15\text{ моль}. \]
Количество оксида серы(IV), \(\mathrm{SO_2}\):
\[ n(\mathrm{SO_2})=\frac{16}{64}=0{,}25\text{ моль}. \]
Общее количество вещества:
\[ n_{\text{смеси}}=0{,}15+0{,}25=0{,}40\text{ моль}. \]
Объём:
\[ V=0{,}40\cdot22{,}4=\boxed{8{,}96\text{ дм}^3}. \]
8. Определение элемента
Массовая доля кислорода:
\[ \omega(\mathrm O)=\frac{3\cdot16}{2A_r(\mathrm Э)+3\cdot16}=0{,}30. \]
\[ \frac{48}{2A_r(\mathrm Э)+48}=0{,}30. \]
\[ 48=0{,}3(2A_r(\mathrm Э)+48), \]
\[ A_r(\mathrm Э)=56. \]
Элемент с относительной атомной массой 56 — железо:
\[ \boxed{\mathrm{Fe_2O_3}}. \]
Проверка:
\[ \omega(\mathrm O)=\frac{48}{2\cdot56+48} =\frac{48}{160}=0{,}30=30\%. \]
Дополнительное задание
\[ n=\frac{V}{V_m}=\frac{3{,}36}{22{,}4}=0{,}15\text{ моль}. \]
Молярная масса оксида:
\[ M=\frac{m}{n}=\frac{6{,}6}{0{,}15}=44\text{ г/моль}. \]
Для \(\mathrm{ЭO_2}\):
\[ A_r(\mathrm Э)+2\cdot16=44, \]
\[ A_r(\mathrm Э)=12. \]
Это углерод \(\mathrm C\), поэтому оксид:
\[ \boxed{\mathrm{CO_2}}. \]