Рентгеноструктурный анализ

Задача 1

Вычислите число атомов азота  в 100 г карбоната аммония, содержащего 10% неазотистых примесей.

Решение.

Большинство расчетных задач  лучше решать в молях. Масса чистого  карбоната аммония равна m((NН4)2СО3) = 100∙0,9 = 90 г. Число молей карбоната  аммония составляет v((NН4)2СО3) = m/ M = 90/96 = 0,938 моль. Согласно химической формуле (NН4)2СО3, в одном его моле содержится два моль N, поэтому v(N) = 2 v((NН4)2СО3) = 1,876. Число атомов азота получается умножением числа молей азота на постоянную Авогадро: N(N) = v∙ NA= 1,8766,02•1023 = 1,13•1024.

Ответ.

1,13•1024 атомов азота.

Задача 2

Определите формулу химического  соединения, если массовые доли составляющих его элементов равны: Н - 2,04%, S - 32,65%, О - 65,31%.

Решение.

По массовым долям элементов  можно найти только простейшую формулу. Для этого возьмем образец  вещества массой 100 г и найдем отношение  количеств элементов (в молях) в  этом образце. Для этого следует  разделить массу каждого элемента на его относительную атомную  массу:

v(Н) : v(S) : v(О) = 2,04/1 : 32,65/32 : 65,31/16 = 2,04 : 1,02 : 4,08.

Наименьшее из чисел (1,02) принимаем за единицу и находим  отношение:

v(Н) : v(S) : v(О) = 2:1:4.

Оно означает, что в молекуле химического соединения на 2 атома  водорода приходится 1 атом серы и 4 атома  кислорода, следовательно, формула  искомого соединения - Н2SO4.

Ответ.

Формула соединения - Н2SO4.

Задача 3

Определите формулу вещества, если известно, что оно содержит 6,25% Р, 12,5% N, 56,25% Н, 25,0% О (по молям). Назовите это вещество, предложите способ его  получения и напишите одно уравнение  реакции с его участием.

Решение.

Возьмем 1 моль вещества и  найдем количества элементов в нем:

v(Р): v(N) : v(Н): v(О) = 0,0625:0,125:0,5625:0,25 = 1:2:9:4.

Отсюда простейшая формула  — РN2Н9О4. Этой формуле отвечает гидрофосфат  аммония (NН4)2НРО4. Это вещество получают взаимодействием концентрированного раствора аммиака с точно рассчитанным количеством фосфорной кислоты:

2NН3 + Н3РО4 = (NН4)2НРО4.

Простейшая реакция, которую  можно придумать с участием этого  вещества, — это обменная реакция  с растворимыми солями кальция в  водном растворе:

 

 

(NН4)2НРО4 + СаСl2 = СаНРО4↓+ 2NН4Сl.

Ответ.

(NН4)2НРО4.

Задача 4

Установите формулу кристаллогидрата сульфата железа (II), если известно, что  эта соль содержит 45,32% воды по массе.

Решение.

1-й способ. Пусть в состав  молекулы кристаллогидрата входят  х молекул воды. Общая формула  соли FeSO4∙хН2О. Один моль этой  соли имеет массу 152+18 x г и  содержит 18 x г воды. Массовая доля  воды равна

ω(Н2О) = 18 x / (152+18 x) = 0,4532,

откуда х = 7.

2-й способ. Массовая доля  соли в кристаллогидрате равна  100% - 45,32% = 54,68%. Один моль безводной  соли FeSО4∙хН2О имеет массу 152 г,  что составляет 54,68% от массы одного  моля кристаллогидрата. Значит, молярная  масса кристаллогидрата равна:

M(FeSО4∙хН2О) = 152 / 0,5468 = 278 г/моль,

откуда находим, что х = 7.

Ответ.

FеSО4∙7Н2О.

Задача 5

При нормальных условиях 12 л  газовой смеси, состоящей из аммиака  и оксида углерода (IV), имеют массу 18 г. Сколько литров каждого из газов  содержит смесь?

Решение.

Пусть V(NН3) = х л, V(CO2) = у  л. Массы газов равны: m(NН3) = x/22,4∙17 г, m(СО2) = y/22,4∙44 г. Составим систему  уравнений:

х +у = 12 (объем смеси),

x/22,4∙17 + y/22,4∙44 = 18 (масса смеси).

Решая систему, находим: х = 4,62 л, у = 7,38 л.

Ответ.

4,62 л NН3, 7,38 л СО2. 

Список используемой литературы

1. Кизель В.А. Практическая  молекулярная спектроскопия. М:  МФТИ. 1998, 255 с.

2. Сидоренко В.М. Молекулярная  спектроскопия  биологических  сред. М: «Высшая школа». 2004. 190 с.

3. Теренин А.Н. Фотоника  молекул красителей. Л: Наука. 1967. 616 с.

4. Шипунов Б. П. Строение  вещества. Ч.1. Барнаул: Алтайский  ГУ, 2007, 218 с.

5. Пул Ч., Оуэнс Ф. Нанотехнологии. Пер. с англ. М.Техносфера. 2005.334 с. 

6.  Г.С.Лансберг. Оптика, М.  «Физматлит», 2003, с.699-750

7.Д. Доменикано А., Харгиттаи И. Молекулярные структуры. М. "Мир", 1997. 

8.Д. Купцов А.Х., Жижин Г.Н. Фурье КР и ИК спектры полимеров. М. "Физматлит", 2001.

9.Миронов А.В., С.А.Янковский  Спектроскопия в органической  химии М. Химия, 1985.

10. Дж. Лакович. Основы  флуоресцентной спектроскопии. М.  «Мир», 1986 496 с.