Определите молекулярную формулу вещества, состоящего...

Задание:

Определите молекулярную формулу вещества, состоящего из кислорода, азота, фосфора и водорода, если известно, что оно содержит по массе 48,48 % кислорода, число атомов азота в нем в два раза больше числа атомов фосфора, а количество атомов водорода в соединении в 2,25 раза больше количества атомов кислорода. Молярная масса вещества меньше 200 г/моль.

Решение:

Формула вещества O_xN_yP_zH_k

1) Пусть масса вещества равна 100 г, тогда m(О) = 48,48 г. ν(О) = m(О) / М(О) = 48,48 / 16 = 3,03 моль.

2) ν(Н) = ν(О) · 2,25 = 3,03 · 2,25 = 6,82 моль. m(Н) = ν(Н) · М(Н) = 6,82 · 1 = 6,82 г

3) m(N + P) = m(вещества) - m(О) - m(Н) = 100 – 48,5 – 6,82 = 44,68 г.

m(N) = v(N) · M(N) = 14 ּ· v(N); m(P) = v(P) · M(P) = 31 · ν(P).

4) Составляем систему уравнений и решаем ее:

5) x : y : z : k = 3,03 : 1,514 : 0,757 : 6,82 = 4 : 2 : 1 : 9. O₄N₂PH₉

Мы определили простейшую формулу вещества. Молекулярная формула может содержать удвоенное, утроенное и т.д. число атомов. Чтобы убедиться, что молекулярная формула совпадает с простейшей, подсчитаем молярную массу вещества:

М(O₄N₂PH₉) = 16 · 4 + 14 · 2 + 31 + 1 · 9 = 132 г/моль. 132 < 200.

Очевидно, что молярная масса для удвоенной формулы будет больше 200, что противоречит условию задачи, следовательно, молекулярная формула вещества O₄N₂PH₉. Перегруппировав атомы легко догадаться, что это вещество является гидрофосфатом аммония (NH₄)₂HPO₄.

Ответ: (NH₄)₂HPO₄.