Формула оксида серы 4

Определение и формула оксида серы 4

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Оксид серы (IV) (диоксид серы, сернистый газ) в обычных условиях представляет собой бесцветный газ с характерным резким запахом.

Температура плавления равна (-75,5^oC), кипения – (-10,1^oC).Растворимость оксида серы (IV) в воде весьма велика (при обычных условиях около 40 объемов SO₂ на один объем воды). Водный раствор диоксида серы называется сернистой кислотой.

Химическая формула оксида серы 4

Химическая формула оксида серы (IV) SO₂. Химическая формула показывает качественные и количественный состав молекулы (сколько и каких атомов присутствует в ней). По химической формуле можно вычислить молекулярную массу оксида серы (IV):

Mr(SO₂) = Ar(S)+ 2×Ar(O);

Mr(SO₂) = 32 + 2×16 = 32 + 32 = 64.

Структурная (графическая) формула оксида серы 4

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

Строение молекулы SO₂ (рис. 1) аналогично строению молекулы озона O₃ (OO₂), но молекула отличается высокой термической устойчивостью.

Рис. 1. Строение молекулы диоксида серы с указанием валентных углов между связями и длин химических связей.

Электронная формула

Электронное строение оксида серы (IV) показано ниже:

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Элементарный состав вещества следующий: массовая доля элемента железа 0,7241 (или 72,41%), массовая доля кислорода 0,2759 (или 27,59%). Выведите химическую формулу.

Решение

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

ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%.

Обозначим число атомов железа в молекуле через «х», число атомов кислорода через «у».

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

Ar(Fe) = 56; 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(Fe)/Ar(Fe) : ω(O)/Ar(O);

x:y = 72,41/56 : 27,59/16;

x:y = 1,29 : 1,84.

Наименьшее число примем за единицу (т.е. все числа разделим на наименьшее число 1,29):

1,29/1,29 : 1,84/1,29;

1 : 1,5 = 2 : 3.

Следовательно, простейшая формула соединения железа с кислородом имеет вид Fe₂O₃.

Ответ

Fe₂O₃

ПРИМЕР 2

Задание

При сжигании 24,6 г вещества образовалось 26,88 л углекислого газа (при н.у.), 9 г воды и 2,24 л азота (при н.у.). 1 литр паров этого вещества (н.у.) имеет массу 5,491 г. Установите молекулярную формулу органического вещества.

Решение

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

C_xH_yN_zO_w + O_z →CO₂ + H₂O + N₂.

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., Ar(N) = 14 а.е.м.

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

m(C) = [26,88 / 22,4]×12 = 14,4 г.

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

m(H) = [2×9 / 18]×1 = 1 г.

m(N) = n(N)×M(N) = 2×[V(N₂) / V_m];

m(N) = 2×[2,24 / 22,4] = 1,28 г.

m(O) = m(C_xH_yN_zO_w) – m(C) – m(H) – m(N) = 24,6 – 14,4 – 1 – 1,28 = 6,4 г

Определим химическую формулу соединения:

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

x:y:z:w= 14,4/12 : 1/1 : 1,28/14 : 6,4/16;

x:y:z:w= 1,2 : 1 : 0,09 : 0,4 = 13 : 11 : 1 : 4.

Значит простейшая формула соединения C₁₃H₁₁NO₄и молярную массу 30 г/моль [M(C₁₃H₁₁NO₄) = 13×Ar(C) + 11×Ar(H) +Ar(N) + 3× Ar(O) = 13×12 + 11×1 + 14 + 3×16 =156 + 11 + 14 + 48 = 229 г/моль].

Найдем истинную молярную массу органического вещества:

M(C_xH_yN_zO_w) = m(C_xH_yN_zO_w) × V_m/ V(C_xH_yN_zO_w);

M(C_xH_yN_zO_w) = 5491 × 22,4 / 1 = 123 г/моль.

Чтобы найти истинную формулу органического соединения найдем отношение истинной и полученной молярных масс:

M(C_xH_yN_zO_w) / M(C₁₃H₁₁NO₄) = 123 / 229 = 0,5.

Значит индексы атомов углерода, водорода и кислорода должны быть умножены на 0,5, т.е. формула вещества будет иметь вид C₆H₅NO₂. Это нитробензол.