Формула сульфата железа
Определение и формула сульфата железа
В своих соединениях железо проявляет валентности II и III, поэтому известны два сульфата железа: сульфат железа (II) и сульфат железа (III).
При нагревании разлагается. Хорошо растворяется в воде (гидролизуется по катиону). Быстро окисляется в растворе кислорода воздуха (медленнее – в присутствии серной кислоты), раствор желтеет и мутнеет.
Рис. 1. Сульфат железа (II). Внешний вид.
Окисляется концентрированной азотной кислотой. Реагирует со щелочами, гидратом аммиака. В ОВР проявляет свойство типичного восстановителя. Присоединяет монооксид азота.
Хорошо растворяется в воде (гидролизуется по катиону). Не растворяется в концентрированной серной кислоте. Разлагается горячей водой, щелочами, гидратом аммиака. В ОВР проявляет свойства слабого окислителя. Вступает в реакции обмена.
Рис. 1. Сульфат железа (III). Внешний вид.
Химическая формула сульфата железа
Химическая формула сульфата железа (II) FeSO4. Она показывает, что в состав данной молекулы входят один атом железа (Ar = 56 а.е.м.), один атом серы (Ar = 32 а.е.м.) и четыре атома кислорода (Ar = 16 а.е.м.). По химической формуле можно вычислить молекулярную массу сульфата железа (II):
Mr(FeSO4) = Ar(Fe) + Ar(S) + 4×Ar(O);
Mr(FeSO4) = 56 +32 + 4×16 = 88 + 64 = 152.
Химическая формула сульфата железа (III) Fe2(SO4)3. Она показывает, что в состав данной молекулы входят два атома железа (Ar = 56 а.е.м.), три атома серы (Ar = 32 а.е.м.) и двенадцать атомов кислорода (Ar = 16 а.е.м.). По химической формуле можно вычислить молекулярную массу сульфата железа (III):
Mr(Fe2(SO4)3) = 2×Ar(Fe) + 3×Ar(S) + 12×Ar(O);
Mr(Fe2(SO4)3) = 2×56 + 3×32 + 12×16 = 112 + 96 + 192 = 400.
Структурная (графическая) формула сульфата железа
Структурная (графическая) формула сульфата железа (II) является более наглядной. Она показывает то, как связаны атомы между собой внутри молекулы:
Структурная (графическая) формула сульфата железа (III) является более наглядной. Она показывает то, как связаны атомы между собой внутри молекулы:
Ионная формула
Сульфат железа (II) является электролитом, т.е. в водном растворе диссоциирует на ионы согласно следующему уравнению:
FeSO4 ↔ Fe2+ + SO42-.
Сульфат железа (III) является электролитом, т.е. в водном растворе диссоциирует на ионы согласно следующему уравнению:
Fe2(SO4)3 ↔ 2Fe3+ + 3SO42-.
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: М(O4N2PH9) = Ar(O) ×4 + Ar(N) ×2 + Ar(P) + Ar(H) ×9; 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 |
| 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 |
