Определение формулы по процентному содержанию элементов
Элементы А и Б образуют соединение, содержащее 89,89% (по массе) элемента Б. При гидролизе этого вещества выделяется газ, содержащий элемент Б и 1,234% (по массе) водорода. Определите формулу вещества, содержащего элементы А и Б, и напишите уравнение реакции его гидролиза.
Дано
`ω(Б) = 89.89%`
`ω_text{г}(H) = 1.234%`
Найти
`M(А_xБ_y) text{ — ?}`
Уравнение реакции гидролиза
Решение
Выразим массовую долю водорода в газообразном продукте реакции:
`ω(H) = (100*x*M(H))/(x*M(H) + y*M(Б)) = 1.234`
Предположим, что газ — водородное соединение элемента Б. Для простейшего случая x=1, y=1:
`100/(1 + M(Б)) = 1.234`
`1 = 0.01234*(1 + M(Б))`
`1 + M(Б) = 81.04`
`M(Б) = 80 text{ г/моль}`
Элемент с молярной массой 80 г/моль — бром (Br). Газ — бромоводород (HBr).
Проверим массовую долю водорода в HBr:
`ω(H) = (100)/(1+80) = 1.2345%`
Так как бром одновалентен, то формула вещества — ABrₙ, где n — валентность элемента А. Тогда молярная масса вещества:
`M(ABr_n) = M(A) + 80*n`
Запишем массовую долю брома:
`ω(Br) = (100*80*n)/(M(A) + 80*n) = 89.89%`
Отсюда выразим молярную массу элемента А:
`M(A) = 80*n*(1/0.8989 - 1) = 9*n`
Подберём n так, чтобы M(A) соответствовала реальному элементу с подходящей валентностью:
n = 1: M(A) ≈ 9 г/моль — нет подходящего одновалентного элемента.
n = 2: M(A) ≈ 18 г/моль — нет подходящего двухвалентного элемента.
n = 3: M(A) ≈ 27 г/моль — алюминий (Al), валентность III. Подходит.
Следовательно, вещество — бромид алюминия (AlBr₃).
Уравнение реакции гидролиза:
`AlBr_3 + 3H_2O = Al(OH)_3 text{↓} + 3HBr text{↑}`
Ответ
`AlBr_3`
`AlBr_3 + 3H_2O = Al(OH)_3text{↓} + 3HBrtext{↑}`