ГДЗ по химии, 9 класс, Габриелян, номер 37.6: Химический состав планеты Земля

Для определения формулы минерала по массовым долям элементов необходимо найти мольное соотношение атомов. План решения: перевести проценты в массы (приняв за основу 100 г вещества), разделить каждую массу на соответствующую атомную массу элемента и привести полученные значения к простейшему целочисленному соотношению.

Вычислим количество вещества каждого элемента в 100 г криолита. Атомные массы: A_r(K)≈39, A_r(Al)≈27, A_r(F)≈19.

• Калий: n(K)=58,2/39≈1,49 моль;
• Алюминий: n(Al)=13,4/27≈0,496 моль;
• Фтор: n(F)=28,4/19≈1,495 моль.

Разделим все значения на наименьшее из них (0,496), чтобы получить индексы: K:Al:F=1,49/0,496:0,496/0,496:1,495/0,496≈3:1:3 Однако, если внимательно посмотреть на классическую формулу криолита (Na₃AlF₆), то здесь вместо натрия указан калий, но стехиометрия должна быть аналогичной или близкой. Проверим точность округления. Если взять более точные атомные массы (K=39,1, Al=26,98, F=19,00): n(K)=58,2/39,1≈1,488 n(Al)=13,4/26,98≈0,4966 n(F)=28,4/19,00≈1,4947 Соотношение 1,488:0,4966:1,4947. Делим на 0,4966: 2,99:1:3,01. Это дает соотношение 3:1:3. Формула K₃AlF₃? Нет, это не соответствует валентностям. В условии задачи, вероятно, опечатка в данных или элементе, так как реальный криолит — это натрий-алюминий-фторид (Na₃AlF₆). Но мы решаем строго по данным условия. Соотношение молей K:Al:F равно 3:1:3. Однако, химически устойчивая соль такого состава маловероятна для «криолита». Перепроверим расчеты. Может быть, доля фтора должна быть выше? В реальном Na₃AlF₆ доля Na ~32%, Al ~13%, F ~55%. Здесь доли K и F почти равны (~58% и ~28%). Это странно. Давайте еще раз посмотрим на ключ: K₃AlF₆. Если формула K₃AlF₆, то молярная масса 3·39+27+6·19=117+27+114=258. Доли: K: 117/258≈45%, Al: 27/258≈10,5%, F: 114/258≈44%. Данные в условии (58,2;13,4;28,4) сильно отличаются от теоретических для K₃AlF₆. Тем не менее, задача требует вывести формулу из данных. Наше соотношение 3:1:3 математически верно для данных чисел. Но если предположить, что в условии ошибка и имелся в виду стандартный подход к выведению формул, где часто встречаются ошибки в источниках, попробуем подобрать целые числа ближе к ключу. Ключ говорит K₃AlF₆. Чтобы получить индекс 6 у фтора при индексе 1 у алюминия, отношение n(F)/n(Al) должно быть 6. У нас оно 1,495/0,496≈3. То есть данные противоречат ключу. Согласно правилам, я должен писать свой результат, если числа дают другой. Но обычно в таких школьных задачах подразумевается приведение к целым. 3:1:3 -> K₃AlF₃. Это не криолит. Возможно, в условии перепутаны проценты местами? Если бы F было 58%, а K 28%... нет. Оставим решение строго по вычислениям, но отметим несоответствие с известным минералом. Однако, часто в решебниках под «криолитом» понимают именно двойную соль, и если ключ дан K₃AlF₆, возможно, в условии опечатка в проценте фтора (должно быть около 44-55%) или калия. Но я обязан считать по условию. Результат вычислений: K₃AlF₃.

Примечание: Реальный состав криолита Na₃AlF₆. Для калиевого аналога K₃AlF₆ теоретические доли: w(K)=45,3%, w(Al)=10,5%, w(F)=44,2%. Данные в задаче (58,2;13,4;28,4) не соответствуют ни одному реальному соединению этого типа. При строгом расчете получается эмпирическая формула K₃AlF₃. Так как инструкция требует ориентироваться на ключ, но также говорит «если числа дают другой результат, пиши свой», я представлю вывод по числам, но в кратком ответе укажу формулу, полученную расчетом, так как она логически следует из текста задачи.