Формула активированного угля
Определение и формула активированного угля
Активированный уголь обладает большой удельной площадью поверхности (от 500 до 1500 м²) за счет огромного числа пор различного размера, вследствие чего характеризуется высокой адсорбционной способностью.
Рис. 1. Активированный уголь. Внешний вид.
Химическая и формула активированного угля
Учитывая источники получения активированного угля, можно утверждать, что он представляет собой одну из аллотропных модификаций химического элемента углерода (С) (строение атома приведено на рис. 2). Кроме него, углерод может существовать в виде простых веществ алмаза, графита, кокса, сажи, карбина, поликумуленаграфена, фуллерена, нанотрубок, нановолокон, астралена и т.д.
Рис. 2. Строение атома углерода.
Примеры решения задач
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 | Обозначим число атомов кислорода в молекуле через «х», число атомов азота через «у», число атомов фосфора за «z» и число атомов водорода за «k».
Найдем соответствующие относительные атомные массы элементов азота, фосфора, водорода и кислорода (значения относительных атомных масс, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел). Ar(N) = 14; Ar(P) = 31; Ar(H) = 14; Ar(O) = 16. Пусть масса неорганического вещества равна 100 г, тогда масса кислорода составляет m(О) = 48,48 г. Найдем количество вещества кислорода: n(О) = m(О) / М(О); n(О) = 48,48 / 16 = 3,03 моль. Согласно условию задачи n(Н) = n(О) ×2,25, т.е. n(Н) = 3,03 × 2,25 = 6,82 моль. Тогда масса водорода будет равна: m(Н) = n(Н) × М(Н); m(Н) = 6,82 ×1 = 6,82 г. Найдем суммарную массу элементов азота и фосфора, входящих в состав соединения: m (N + P) = msubstance — m(О) — m(Н); m (N + P)= 100 – 48,5 – 6,82 = 44,68 г. Запишем уравнения для нахождения массы каждого из элементов в отдельности: m(N) = n(N) × M(N); m(N) = 14× n(N). m(P) = n(P) × M(P); m(P) = 31×n(P). Составим систему уравнений и решим ее: 14× n(N) + 31× n(P) = 44,68; n(N) = 2× n(P). 28 n(Р) + 31n (P) = 44,68; 59 n(Р) = 44,68; n(Р) = 0,757 моль. n(N) = 2× 0,75= 1,514 моль. Процентное содержание элементов разделим на соответствующие относительные атомные массы. Таким образом мы найдем соотношения между числом атомов в молекуле соединения: x:y:z:k = n(О) : n(N) : n(Р) : m(Н); x:y:z:k= 3,03 : 1,514 : 0,757 : 6,82; x:y:z:k= 4 : 2 : 1 : 9. Значит простейшая формула соединения будет иметь вид O4N2PH9. Молекулярная формула вещества может содержать удвоенное, утроенное и т.д. число атомов. Чтобы убедиться в том, что молекулярная формула вещества совпадает с простейшей, подсчитаем молярную массу: M(O4N2PH9) = Ar(O) ×4 + Ar(N) ×2 + Ar(P) + Ar(H) ×9; M(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 |
Задание | Выведите простейшую формулу соединения, в котором массовая доля хрома составляет 68,42%, а массовая доля кислорода – 31,58%. |
Решение | Массовая доля элемента Х в молекуле состава НХ рассчитывается по следующей формуле:
ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%. Обозначим число атомов хрома в молекуле через «х», а число атомов кислорода через «у» Найдем соответствующие относительные атомные массы элементов хрома и кислорода (значения относительных атомных масс, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел). Ar(Cr) = 52; Ar(O) = 16. Процентное содержание элементов разделим на соответствующие относительные атомные массы. Таким образом мы найдем соотношения между числом атомов в молекуле соединения: x:y = ω (Cr)/Ar(Cr) : ω (O)/Ar(O); x:y = 68,42/52 : 31,58/16; x:y: = 1,32 : 1,97 = 1 : 1,5 = 2 : 3. Значит простейшая формула соединения азота и кислорода имеет вид Cr2O3. Это оксид хрома (III). |
Ответ | Cr2O3 |