Формула сульфида цинка

Определение и формула сульфида цинка

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Сульфид цинка представляет собой вещество белого цвета (рис. 1), которое может существовать в двух агрегатных состояниях – кристаллическом (кубическая α- (сфалерит) и β-модификации (вюрцит) и аморфном (осажденный из раствора).

Чувствителен к УФ-облучению. В аморфном виде более реакционноспособный.

Сульфид цинка. Внешний вид и его формула

Рис. 1. Сульфид цинка. Внешний вид.

Пептизируется (переходит в коллоидный раствор) при длительной обработке сероводородной водой. Не растворяется в воде, не реагирует со щелочами, гидратом аммиака. Реагирует с сильными кислотами, во влажном состоянии медленно окисляется кислородом воздуха.

Химическая формула сульфида цинка

Химическая формула сульфид цинка ZnS. Она показывает, что в составе молекулы этого вещества находится один атом цинка (Ar = 65 а.е.м.) и один атом серы (Ar = 32 а.е.м.). По химической формуле можно вычислить молекулярную массу сульфида цинка:

Mr(ZnS) = Ar(Zn) + Ar(S);

Mr(ZnS) = 65 + 32 = 97.

Структурная (графическая) формула сульфида цинка

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

Zn = S.

Ионная формула

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

ZnS↔ Zn²⁺ + S^2-.

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Определите молекулярную формулу одного из оксидов хлора, плотность которого по воздуху равна 3, а содержание кислорода в оксиде 18,4%.

Решение

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

ω (Х) = n × Ar (X) / M (HX) × 100%.

Вычислим массовую долю хлора в оксиде:

ω (Cl) = 100% — ω(O) = 100% — 18,4% = 81,6%.

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

x:y = ω(Cl)/Ar(Cl) : ω(O)/Ar(O);

x:y= 81,6/35,5 : 18,4/16;

x:y= 2,3 : 1,15 = 2 : 1.

Значит формула соединения хлора и кислорода будет иметь вид Cl₂O.

Найдем молярную массу полученного соединения (указанные ранее допущения, касающиеся относительных атомных масс, остаются теми же). Как известно, молярная масса молекулы равна сумме относительных атомных масс атомов, входящих в состав молекулы (M = Mr):

M(Cl₂O) = 2×Ar(Cl) + Ar(O) = 2×35,5 + 16 = 71 + 16 = 87 г/моль.

Молярную массу оксида хлора также можно определить при помощи его плотности по воздуху:

M (Cl_xO_y) = M_air × D_air;

M (Cl_xO_y) = 29 × 3 = 87 г/моль.

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

M (Cl_xO_y) / M(Cl₂O) = 87 / 87 = 1.

Значит формула соединения хлора и кислорода будет иметь вид Cl₂O. Это оксид хлора (I).

Ответ

Cl₂O

ПРИМЕР 2

Задание

При сжигании органического вещества массой 10,5 г получили 16,8 г углекислого газа (н.у.) и 13,5 г воды. Плотность паров вещества по воздуху равна 2,9. Выведите молекулярную формулу вещества.

Решение

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

M_substance = M_air × D_air;

M_substance = 29 × 2,9 = 84,1 г/моль.

По массам углекислого газа и воды находим массы углерода и водорода, а также кислорода (по разнице между массой вещества и атомов углерода и водорода в нем). 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) = 16,8×12/ 44 = 4,58 г.

m (H) = m(H₂O) ×2×Ar(H)/M(H₂O);

m (H) = 13,5 × 2×1 / 18 = 1,5 г.

m(O) = m_substance — m (C) — m (H) = 10,5 – 4,58 – 1,5 = 4,42 г.

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

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

x:y:z= 4,58/12 : 1,5/1: 4,42/16;

x:y:z= 0,38 : 1,5: 0,276 = 1,38 : 5,43 : 1 = 3: 11 : 2.

Следовательно, простейшая формула органического соединения имеет вид C₃H₁₁O₂и молярную массу 46 г/моль [M(C₃H₁₁O₂) = 3×Ar(C) + 11×Ar(H) +2×Ar(O) = 3×12+ 11×1 + 2×16= 36 + 11 + 32 = 79 г/моль].

Чтобы найти истинную формулу органического соединения найдем отношение полученных молярных масс:

M_substance / M(C₃H₁₁O₂) = 84,1 / 79 = 1.

Значит формула органического соединения будет иметь вид C₃H₁₁O₂.