Задача 1
В минерале криолите калий — 58,2 %, алюминий — 13,4 %, фтор — 28,4 % по массе. Определить формулу минерала.
Решение
- \(w(\mathrm{K}) = 58{,}2\%\)
- \(w(\mathrm{Al}) = 13{,}4\%\)
- \(w(\mathrm{F}) = 28{,}4\%\)
- формулу
В 100 г вещества:
\(n(\mathrm{K}) = \dfrac{58{,}2}{39} \approx 1{,}49\) моль, \(n(\mathrm{Al}) = \dfrac{13{,}4}{27} \approx 0{,}496\) моль, \(n(\mathrm{F}) = \dfrac{28{,}4}{19} \approx 1{,}49\) моль.
\(n(\mathrm{K}) : n(\mathrm{Al}) : n(\mathrm{F}) = 1{,}49 : 0{,}496 : 1{,}49 = 3 : 1 : 3\).
По данным условия получается \(\mathrm{K_3AlF_3}\) (проверка: \(M = 201\), калия \(117/201 = 58{,}2\%\) — совпадает). Но проверим заряды: \(3 \cdot (+1) + (+3) + 3 \cdot (-1) = +3 \neq 0\). Такого вещества не существует — в условии ошибка.
В ответах учебника указано \(\mathrm{K_3AlF_6}\). Такое соединение существует (заряды сходятся: \(3 \cdot (+1) + (+3) + 6 \cdot (-1) = 0\)), но данным условия не соответствует: в нём калия 45,3 %, алюминия 10,5 %, фтора 44,2 %. Видимо, в условии рассчитаны доли для формулы с опечаткой \(\mathrm{F_3}\) вместо \(\mathrm{F_6}\). Природный минерал криолит — \(\mathrm{Na_3AlF_6}\), а \(\mathrm{K_3AlF_6}\) — его калиевый аналог.
Ответ
Формулу находят по отношению количеств вещества элементов, а затем обязательно проверяют электронейтральность.
Подробнее — в теме «Химический состав планеты Земля».