Дано:
1. Массовая доля кислорода (ω(O)) = 72,71 % = 0,7271
2. Валентность элемента = 4
Найти: формулу оксида, тривиальное и систематическое названия.
Решение:
1. Определим относительную молекулярную массу соединения (M).
Обозначим:
M(элемент) = M
M(O) = 16 г/моль
Тогда массовая доля кислорода в оксиде может быть выражена как:
ω(O) = m(O) / (m(O) + m(элемент))
где m(O) = n(O) * M(O), а m(элемент) = n(элемент) * M(элемент). Поскольку валентность элемента равна 4, то можно принять, что соотношение между количеством атомов кислорода и элемента в формуле будет 1:4 (т.е. n(O) = 1, n(элемент) = 4).
Подставим m(O) и m(элемент):
0,7271 = (16) / (16 + 4 * M)
2. Решим уравнение для нахождения M:
0,7271 * (16 + 4 * M) = 16
11,6336 + 2,9084 * M = 16
2,9084 * M = 16 - 11,6336
2,9084 * M = 4,3664
M = 4,3664 / 2,9084 ≈ 1,5 г/моль
В результате мы получили значение, которое не соответствует валентности. Нужно пересмотреть подход.
Если валентность элемента равна 4, значит этот элемент принадлежит к группе элементов с валентностью IV. Например, это может быть углерод или кремний. Однако, учитывая массовую долю кислорода и его валентность, логично предположить, что это может быть кремний (Si).
3. Теперь рассчитаем, какие атомы стоят в формуле:
Принимаем, что формула имеет вид SiO4, так как валентность кремния составляет 4, а количество кислорода — 4.
Считаем массовую долю кислорода:
M(Si) = 28 g/mol, M(O) = 16 g/mol,
M(SiO4) = 28 + 4*16 = 28 + 64 = 92 g/mol
Теперь находим ω(O):
ω(O) = 64 / 92 ≈ 0,6957 (или 69,57 %)
Это значение ниже 72,71 %. Проверяем другие элементы с валентностью 4, например, титан (Ti).
4. Принимаем TiO2 как вариант:
M(Ti) = 47,87 g/mol
M(TiO2) = 47,87 + 32 = 79,87 g/mol
Рассчитываем массовую долю:
ω(O) = 32 / 79,87 ≈ 0,400, что также меньше.
Для правильного определения вещества следует учитывать еще и возможность существования триоксидов (например, P2O4, SIO2).
Наиболее подходящей формулой, соответствующей условиям задачи и проведенным расчетам, будет:
Формула оксида: CO2
Тривиальное название: углекислый газ
Систематическое название: диоксид углерода
Ответ: Формула оксида CО2