Формула хлорной воды

Определение и формула хлорной воды

ОПРЕДЕЛЕНИЕ

Раствор хлора в воде называется хлорной водой. Хлорная вода содержит не только молекулы хлора, но и хлорноватистую и хлороводородную кислоты.

Получение хлорной воды соответствует следующему уравнению:

Cl₂ + H₂O = HCl + HClO

Хлорная вода является сильным окислителем. Растворяет золото.

Химическая формула хлорной воды

По сути хлорная вода представляет собой смесь веществ, находящихся в растворе, поэтому укажем химические формулы каждого из них. Химическая формула молекулярного хлора Cl₂, хлорной кислоты HClO, хлороводородной (соляной) кислоты HCl. Химическая формула показывает качественные и количественный состав молекулы (сколько и каких атомов присутствует в ней). По химической формуле можно вычислить молекулярную массу вещества:

Mr(Cl₂) = 2×Ar(Cl);

Mr(Cl₂) = 2×35,5 = 71

Mr(HClO) = Ar(H) + Ar(Cl) + Ar(O);

Mr(HClO) = 1 + 35,5 + 16 =52,5

Mr(HCl) = Ar(H) + Ar(Cl);

Mr(HCl) = 1 + 35,5 = 36,5

Структурная (графическая) формула хлорной воды

Структурная (графическая) формула вещества является более наглядной. Она показывает то, как связаны атомы между собой внутри молекулы. Укажем структурные формулы каждого из соединений, водящих в состав хлорной воды.

Рис. 1. Структурная формула хлора.

Рис. 2. Структурная формула хлорной кислоты.

Рис. 3. Структурная формула хлороводородной кислоты.

Ионная формула

Хлороводородная и хлорная кислоты являются электролитами, т.е. способны диссоциировать на ионы в водном растворе согласно следующим уравнениям реакций:

HCl ↔ H⁺ + Cl^—;

HClO ↔ H⁺ + ClO^—

Электронная формула

Электронная формула хлора, показывающая распределение электронов в атоме по энергетическим подуровням показана ниже:

₁₇Cl 1s²2s²2p⁶3s²3p⁵

Она также показывает, что хлор относится к элементам р-семейства, а также число валентных электронов — на внешнем энергетическом уровне находится 7 электронов (3s²3p⁵).

Электронная формула хлороводородной кислоты показана ниже (рис. 4):

Рис. 4. Электронная формула хлороводородной кислоты.

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

Найдите химическую формулу вещества, в состав которого входит 9 массовых частей алюминия и 8 массовых частей кислорода.

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 алюминия и кислорода (значения относительных атомных масс, взятых из Периодической таблицы Д.И. Менделеева, округлим до целых чисел). Известно, что M = Mr, значит M(Al)= 27 г/моль, а М(O) = 16 г/моль.

Тогда, количество вещества этих элементов равно:

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

n (Al) = 9 / 27 = 0,33моль

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

n (O) = 8 / 16 = 0,5 моль

Найдем мольное отношение:

n(Al) :n(O) = 0,33 : 0,5= 1 : 1,5 = 2 : 3,

т.е. формула соединения алюминия с кислородом имеет вид Al₂O₃.