Дано:
Масса бинарного соединения бора с водородом (m) = 831 мг = 0,831 г
Масса воды (H2O) = 1,603 г
Масса оксида бора(III) (B2O3) = 2,078 г
Объём исходной навески (V) = 664,8 см³ = 0,6648 л
Найти:
Молекулярную формулу бинарного соединения бора.
Решение:
Сначала найдем количество молей образовавшейся воды:
Молярная масса H2O = 2 * М(H) + М(O) = 2 * 1 + 16 = 18 г/моль
Количество молей воды:
n(H2O) = масса / М(H2O)
n(H2O) = 1,603 г / 18 г/моль ≈ 0,088 mоль
В процессе сгорания из бинарного соединения бора и водорода образуются вода и оксид бора. Теперь найдем количество молей оксида бора(III):
Молярная масса B2O3 = 2 * М(B) + 3 * М(O) = 2 * 10,81 + 3 * 16 = 69,62 г/моль
Количество молей B2O3:
n(B2O3) = масса / М(B2O3)
n(B2O3) = 2,078 г / 69,62 г/моль ≈ 0,0299 моль
Теперь проанализируем состав бинарного соединения. В процессе реакции:
- Из воды мы получаем 0,088 моль водорода.
- Соединение бор-водород включает в себя бор и водород.
Определим количество атомов водорода, которые были изначально в бинарном соединении, так как оно полностью сгорает:
Каждая моль H2O содержит 2 моля водорода:
Количество молей водорода:
n(H) = 2 * n(H2O) = 2 * 0,088 = 0,176 моль
Теперь найдем количество молей бора. Каждый моль оксида B2O3 содержит 2 моля бора:
Количество молей бора:
n(B) = 2 * n(B2O3) = 2 * 0,0299 = 0,0598 моль
Мы имеем соотношение между бором и водородом в бинарном соединении:
Соотношение B:H = 0,0598 : 0,176
Чтобы упростить, делим каждое значение на меньшее число:
Соотношение B:H = 0,0598 / 0,0598 : 0,176 / 0,0598 ≈ 1 : 2,94
Приблизительное целое отношение будет примерно 1:3. Таким образом, можно предположить, что бинарное соединение имеет формулу BH3.
Теперь проверим молекулярную формулу, который соответствует количеству вещества, используя объём при нормальных условиях:
Объём газа (V) = n * R * T (где R = 0,0821 л*атм/(моль*K), T = 273K)
При н.у. 1 моль газа занимает 22,4 л:
n = V / 22,4
n = 0,6648 / 22,4 ≈ 0,0297 моль
Молекулярная формула полученного соединения будет соответствовать:
BH3 (так как 1 моль).
Ответ:
Молекулярная формула бинарного соединения бора — BH3.