Формула веселящего газа

Определение и формула веселящего газа

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Веселящий газ (оксид азота (I), закись азота, оксид диазота) в обычных условиях представляет собой бесцветный газ, термически устойчивый.

Плотность равна 1,9778 г/л (н.у.). Плохо растворяется в воде. При сильном охлаждении из раствора кристаллизуется кларат N₂O×5,75H₂O. Температура плавления – (-90,9^oC), кипения – (-88,6^oC). В ОВР проявляет слабые восстановительные и окислительные свойства.

Химическая формула веселящего газа

Химическая формула веселящего газа N₂O. Она показывает, что в состав данной молекулы входит два атома азота (Ar = 14 а.е.м) и один атом кислорода (Ar = 16 а.е.м.). По химической формуле можно вычислить молекулярную массу веселящего газа:

Mr(N₂O) = 2×Ar(N) + Ar(O);

Mr(N₂O) = 2×14 + 16 = 28 + 16 = 44.

Графическая (структурная) формула веселящего газа

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

Примеры решения задач

ПРИМЕР 1

Задание

Определите молекулярную формулу соединения, содержащего 49,4% калия, 20,2% серы, 30,4% кислорода, если относительная молекулярная масса этого соединения в 3,95 раза больше относительной атомной массы кальция.

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» (калий), «у» (сера) и «z» (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:z = ω(K)/Ar(K) : ω(S)/Ar(S) : ω(O)/Ar(O);

x:y:z= 49,4/39 : 20,2/32 : 30,4/16;

x:y:z= 1,3 : 0,63:1,9 = 2 : 1: 3.

Значит простейшая формула соединения калия, серы и кислорода будет иметь вид K₂SO₃ и молярную массу 158 г/моль[M(K₂SO₃) = 2×Ar(K) + Ar(S) + 3×Ar(O) = 2×39 + 32 + 3×16 = 78 + 32 + 48 = 158 г/моль].

Найдем истинную молярную массу этого соединения:

M_substance = Ar(Ca) × 3,95 = 40 × 3,95 = 158 г/моль.

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

M_substance / M(K₂SO₃) = 158 / 158 = 1.

Значит формула соединения калия, серы и кислорода имеет вид K₂SO₃.

Ответ

K₂SO₃

ПРИМЕР 2

Задание

Определите молекулярную формулу кальциевой селитры, в которой массовые отношения кальция, азота и кислорода равны 10:7:24. Относительная молекулярная масса кальциевой селитры 164.

Решение

Для того, чтобы узнать, в каких отношениях находятся химические элементы в составе молекулы необходимо найти их количество вещества. Известно, что для нахождения количества вещества следует использовать формулу:

n = m / M.

Найдем молярные массы кальция, азота и кислорода (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел). Известно, что M = Mr, значит M(Ca)= 40 г/моль, Ar(N)=14 г/моль, а М(O) = 32 г/моль.

Тогда, количество вещества этих элементов равно:

n (Ca) = m (Ca) / M (Ca);

n (Ca) = 10 / 40 = 0,25 моль.

n (N) = m (N) / M (N);

n (N) = 7 / 14 = 0, 5 моль.

n (O) = m (O) / M (O);

n (O) = 24 / 16 = 1,5 моль.

Найдем мольное отношение:

n(Ca) :n(N):n(O) = 0,25 : 0,5 : 1,5= 1 : 2 : 6,

т.е. простейшая формула соединения кальция, азота и кислорода имеет вид CaN₂O₆ и молярную массу 164 г/моль [M(CaN₂O₆) = Ar(Ca) + 2×Ar(N) + 6×Ar(O) = 40 + 2×14 + 6×16 = 40 + 28 + 96 = 164 г/моль]

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

M_substance / M(CaN₂O₆) = 164 / 164 = 1.

Значит формула соединения кальция, азота и кислорода имеет вид CaN₂O₆или Ca(NO₃)₂. Это нитрат кальция.