Формула бертолетовой соли

Определение и формула бертолетовой соли

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Бертолетова соль (хлорат калия) представляет собой белые кристаллы, плавящиеся без разложения и разлагающиеся при дальнейшем нагревании (рис. 1).

Температура плавления 357^oC. Хорошо растворяется в воде (не гидролизуется). Кристаллогидратов не образует. Разлагается концентрированными кислотами. Сильный окислитель при спекании.

Рис. 1. Бертолетова соль. Внешний вид.

Химическая формула бертолетовой соли

Химическая формула бертолетовой соли KClO₃. Она показывает, что в составе молекулы этого вещества находится один атом калия (Ar = 39 а.е.м.), один атом хлора (Ar = 35,5 а.е.м.) и три атома кислорода (Ar = 35,5 а.е.м.). По химической формуле можно вычислить молекулярную массу бертолетовой соли:

Mr(KClO₃) = Ar(K) + Ar(Cl) + 3×Ar(O);

Mr(KClO₃) = 39 + 35,5 + 3×16 = 74,5 + 48 = 122,5.

Структурная (графическая) формула бертолетовой соли

Структурная (графическая) формула бертолетовой соли является более наглядной. Она показывает то, как связаны атомы между собой внутри молекулы:

Ионная формула

Бертолетова соль является электролитом, т.е. в водном растворе диссоциирует на ионы согласно следующему уравнению:

KClO₃ ↔ K⁺ + ClO₃^—.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

В состав вещества входят 30,7% калия, 25,2% серы, 44% кислорода. Вывести формулу этого соединения.

Решение

Массовая доля элемента Х в молекуле состава НХ рассчитывается по следующей формуле:

ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%.

Обозначим число атомов калия в молекуле через «х», число атомов серы через «у» и число атомов кислорода через «z».

Найдем соответствующие относительные атомные массы элементов калия, серы и кислорода (значения относительных атомных масс, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел).

Ar(K) = 39; Ar(S) = 32; 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:z = ω(K)/Ar(K) : ω(S)/Ar(S) : ω(O)/Ar(O);

x:y:z= 30,7/39 : 25,2/32 : 44/16;

x:y:z= 0,787 : 0,787 : 2,75.

Наименьшее число примем за единицу (т.е. все числа разделим на наименьшее число 0,787):

0,787/0,787 : 0,787/0,787 : 2,75/0,787;

1 : 1: 3,5 = 2 : 2: 7.

Следовательно, простейшая формула соединения калия, серы и кислорода имеет вид K₂S₂O₇.

Ответ

K₂S₂O₇

ПРИМЕР 2

Задание

При сжигании 8,4 г углеводорода получили 26,4 г углекислого газа и 10,8 г воды. Относительная плотность паров углеводорода по воздуху равна 42. Найдите молекулярную формулу углеводорода.

Решение

Значение молярной массы углеводорода можно определить при помощи его плотности по водороду:

M (C_xH_y) = M(H₂) × D(H₂)_;

M (C_xH_y) = 2 × 42 = 84 г/моль.

По массам углекислого газа и воды находим массы углерода и водорода. Однако, для начала рассчитаем их молярные массы. Как известно, молярная масса молекулы равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы (M = Mr):

M(CO₂) = Ar(C) + 2×Ar(O) = 12+ 2×16 = 12 + 32 = 44 г/моль;

M(H₂O) = 2×Ar(H) + Ar(O) = 2×1+ 16 = 2 + 16 = 18 г/моль.

m (C) = m(CO₂) × Ar(C)/M(CO₂);

m (C) = 26,4×12/44 = 7,2 г.

m (H) = m(H₂O) ×2×Ar(H)/M(H₂O);

m (H) = 10,8 × 2×1 / 18 = 1,2 г.

Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (углерод) и «у» (водород). Тогда, мольное отношение будет выглядеть следующим образом:

x:y = m(C)/Ar(C) : m(H)/Ar(H);

x:y= 7,2/12 : 1,2/1;

x:y= 0,6 : 1,2 = 1 : 2.

Следовательно, простейшая формула углеводорода имеет вид CH₂и молярную массу 14 г/моль [M(CH₂) = Ar(C) + 2×Ar(H) = 12+ 2×1 = 12 + 2 = 14 г/моль].

Чтобы найти истинную формулу оксида хлора найдем отношение полученных молярных масс:

M (C_xH_y) / M(CH₂) = 84 / 14 = 6.

Значит индексы атомов углерода и водорода должны быть в 6 раз выше, т.е. формула углеводорода будет иметь вид C₆H₁₂. Это гексен.