Формулы нитратов

Определение и формулы нитратов

Азотная кислота представляет собой одноосновную кислоту, которая подвергается диссоциации в водном растворе согласно следующему уравнению:

HNO₃ ↔ H⁺ + NO₃^—.

тем самым образуя соли – нитраты (NaNO₃ – нитрат натрия, Ca(NO₃)₂– нитрат кальция, Al(NO₃)₃–нитрат алюминия и т.д.).

В обычных условиях нитраты представляют собой твердые вещества с ионной кристаллической решеткой, хорошо растворимые в воде.

Химические формулы нитратов

Химические формулы нитратов рассмотрим на примере NaNO₃ – нитрата натрия, Ca(NO₃)₂– нитрата кальция, Al(NO₃)₃–нитрата алюминия. Химическая формула показывает качественный и количественный состав молекулы (сколько и каких атомов входит в конкретное соединение) По химической формуле можно вычислить молекулярную массу хлоридов (Ar(Na) = 23 а.е.м., Ar(N) = 14 а.е.м., Ar(Ca) = 40 а.е.м., Ar(Al) = 27 а.е.м.):

Mr(NaNO₃) = Ar(Na) + Ar(N) + 3×Ar(O);

Mr(NaNO₃) = 23 + 14 + 3×16 = 23 + 14 + 48 = 85.

Mr(Ca(NO₃)₂) = Ar(Ca) + 2×Ar(N) + 6×Ar(O);

Mr(Ca(NO₃)₂) = 40 + 2×14 + 6×16 = 40 + 28 + 96 = 164.

Mr(Al(NO₃)₃) = Ar(Al) + 3×Ar(N) + 9×Ar(O);

Mr(Al(NO₃)₃) = 27 + 3×14+ 9×16 = 27 + 42+ 144 = 213.

Графические (структурные) формулы нитратов

Структурная (графическая) формула является более наглядной. Рассмотрим структурные формулы нитратов на примере все тех же NaNO₃ – нитрата натрия, Ca(NO₃)₂– нитрата кальция, Al(NO₃)₃–нитрата алюминия.

Рис. 1. Структурная формула нитрата натрия.

Рис. 2. Структурная формула нитрата кальция.

Рис. 3. Структурная формула нитрата алюминия.

Ионная формула

Нитраты представляют собой средние соли способные диссоциировать на ионы в водном растворе:

NaNO₃ ↔ Na⁺ + NO₃^—;

Ca(NO₃)₂↔ Ca²⁺ + 2NO₃^—;

Al(NO₃)₃↔ Al³⁺ + 3NO₃^—.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Найдите формулу вещества, если его плотность по водороду равна 67,5, а состав выражается следующими массовыми долями элементов: 23,7% серы, 23,7% кислорода и 52,65% хлора.

Решение

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

ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%.

Обозначим количество моль элементов, входящих в состав соединения за «х» (сера), «у» (кислород) и «z» (хлор). Тогда, мольное отношение будет выглядеть следующим образом (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел):

x:y:z = ω(S)/Ar(S) : ω(O)/Ar(O) : ω(Cl)/Ar(Cl);

x:y:z= 23,7/32 : 23,7/16 : 52,65/35,5;

x:y:z= 0,74 : 1,48: 1,48 = 1 : 2 : 2.

Значит простейшая формула соединения серы, кислорода и хлора будет иметь вид SO₂Cl₂ и молярную массу 135 г/моль[M(SO₂Cl₂) = Ar(S) + 2×Ar(O) + 2×Ar(Cl)= 32 + 2×16 + 2×35,5 = 32 + 32 + 71 = 135 г/моль].

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

M_substance = M(H₂) × D(H₂)_;

M_substance = 2 × 67,5 = 135 г/моль.

Чтобы найти истинную формулу соединения найдем отношение полученных молярных масс:

M_substance / M(SO₂Cl₂) = 135 / 135 = 1.

Значит простейшая формула соединения серы, кислорода и хлора совпадает с молекулярной и имеет вид SO₂Cl₂. Это сульфурилхлорид.

Ответ

SO₂Cl₂. Это сульфурилхлорид

ПРИМЕР 2

Задание

При полном сгорании на воздухе 7,4 г кислородсодержащего органического соединения образовалось 6,72 л (н.у.) углекислого газа и 5,4 мл воды. Выведите простейшую формулу этого соединения.

Решение

Составим схему реакции сгорания органического соединения обозначив количество атомов углерода, водорода и кислорода за «x», «у»и «z» соответственно:

C_xH_yO_z+ O_z→CO₂ + H₂O.

Определим массы элементов, входящих в состав этого вещества. Значения относительных атомных масс, взятые из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел: Ar(C) = 12 а.е.м., Ar(H) = 1 а.е.м., Ar(O) = 16 а.е.м.

m(C) = n(C)×M(C) = n(CO₂)×M(C) = [V(CO₂) / V_m]×M(C);

m(H) = n(H)×M(H) = 2×n(H₂O)×M(H) = [2×m(H₂O) / M(H₂O)]×M(H);

m(H) =[2×V(H₂O)×M(H) / M(H₂O)×1 (г/мл)].

Рассчитаем молярные массы углекислого газа и воды. 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.

Тогда,

m(C) = [6,72 / 22,4]×12 = 3,6 г;

m(H) = [2×5,4 ×1 / 18 ×1 (г/мл)] = 0,6 г.

m(O) = m(C_xH_yO_z) – m(C) – m(H) = 7,4 – 3,6 – 0,6 = 3,2 г.

Определим химическую формулу соединения:

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

x:y:z= 3,6/12 :0,6/1 :3,2/16;

x:y:z= 0,3 : 0,6 : 0,2 = 1,5: 3 : 1 = 3 : 6 : 2.

Значит простейшая формула соединения имеет вид C₃H₆O₂.