Номер 549, страница 102 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

549. В настоящее время для приготовления пищи все используют иодированную соль. Это поваренная соль, в которую внесены добавки, в составе которых есть атомы иода. Использование иодированной соли способствует профилактике развития заболеваний, связанных с дефицитом иода. В настоящее время от дефицита иода на Земле страдает около двух миллиардов человек. Недостаток иода может стать причиной слабоумия, иод необходим для синтеза гормонов щитовидной железы. Эти гормоны регулируют многие биологические процессы. В качестве иодсодержащей добавки к поваренной соли используется соль калия, в которой массовые доли иода и кислорода соответственно равны 59,30 % и 22,43 %. Установите химическую формулу этой добавки. Одним из гормонов щитовидной железы является тироксин. В состав его молекулы входит 4 атома иода. Рассчитайте для синтеза какого количества молекул тироксина достаточно 3,00 мг вещества, формула которого вами установлена.

Установите химическую формулу этой добавки.

Дано:

Соль калия, содержит K, I, O.

Массовая доля иода $ω(I) = 59,30 \% $

Массовая доля кислорода $ω(O) = 22,43 \% $

Найти:

Химическую формулу соли $K_xI_yO_z$

Решение:

1. Найдем массовую долю калия в соединении. Сумма массовых долей всех элементов в соединении равна 100%.

$ω(K) = 100\% - ω(I) - ω(O) = 100\% - 59,30\% - 22,43\% = 18,27\%$

2. Для нахождения простейшей формулы вещества найдем соотношение количеств вещества (в молях) атомов калия, иода и кислорода. Предположим, что у нас есть 100 г этой соли. Тогда массы элементов в этом образце будут численно равны их массовым долям в процентах:

$m(K) = 18,27 \text{ г}$

$m(I) = 59,30 \text{ г}$

$m(O) = 22,43 \text{ г}$

3. Вычислим количество вещества каждого элемента, используя их молярные массы: $M(K) \approx 39 \text{ г/моль}$, $M(I) \approx 127 \text{ г/моль}$, $M(O) \approx 16 \text{ г/моль}$.

$n(K) = \frac{m(K)}{M(K)} = \frac{18,27 \text{ г}}{39 \text{ г/моль}} \approx 0,468 \text{ моль}$

$n(I) = \frac{m(I)}{M(I)} = \frac{59,30 \text{ г}}{127 \text{ г/моль}} \approx 0,467 \text{ моль}$

$n(O) = \frac{m(O)}{M(O)} = \frac{22,43 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} \approx 1,402 \text{ моль}$

4. Найдем соотношение индексов $x:y:z$, разделив количество вещества каждого элемента на наименьшее из полученных значений (0,467 моль):

$x : y : z = n(K) : n(I) : n(O)$

$x : y : z = 0,468 : 0,467 : 1,402$

$x : y : z = \frac{0,468}{0,467} : \frac{0,467}{0,467} : \frac{1,402}{0,467}$

$x : y : z \approx 1 : 1 : 3$

Таким образом, простейшая химическая формула добавки — $KIO_3$ (иодат калия).

Ответ: Химическая формула добавки — $KIO_3$.

Рассчитайте для синтеза какого количества молекул тироксина достаточно 3,00 мг вещества, формула которого вами установлена.

Дано:

Масса иодата калия $m(KIO_3) = 3,00 \text{ мг}$

Число атомов иода в 1 молекуле тироксина = 4

Число Авогадро $N_A \approx 6,022 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$

$m(KIO_3) = 3,00 \text{ мг} = 3,00 \cdot 10^{-3} \text{ г} = 3,00 \cdot 10^{-6} \text{ кг}$

Найти:

Число молекул тироксина $N(\text{тироксин})$

Решение:

1. Рассчитаем молярную массу иодата калия $KIO_3$.

$M(KIO_3) = M(K) + M(I) + 3 \cdot M(O) = 39 + 127 + 3 \cdot 16 = 214 \text{ г/моль}$

2. Найдем количество вещества $KIO_3$ в 3,00 мг.

$n(KIO_3) = \frac{m(KIO_3)}{M(KIO_3)} = \frac{3,00 \cdot 10^{-3} \text{ г}}{214 \text{ г/моль}} \approx 1,402 \cdot 10^{-5} \text{ моль}$

3. В одной формульной единице $KIO_3$ содержится один атом иода, следовательно, количество вещества атомов иода равно количеству вещества иодата калия.

$n(I) = n(KIO_3) \approx 1,402 \cdot 10^{-5} \text{ моль}$

4. Найдем общее число атомов иода $N(I)$, которое можно получить из данной массы добавки.

$N(I) = n(I) \cdot N_A = (1,402 \cdot 10^{-5} \text{ моль}) \cdot (6,022 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}) \approx 8,442 \cdot 10^{18} \text{ атомов}$

5. Для синтеза одной молекулы тироксина требуется 4 атома иода. Рассчитаем, сколько молекул тироксина можно синтезировать из полученного числа атомов иода.

$N(\text{тироксин}) = \frac{N(I)}{4} = \frac{8,442 \cdot 10^{18}}{4} \approx 2,1105 \cdot 10^{18} \text{ молекул}$

6. Округлим результат до трех значащих цифр, так как исходная масса дана с точностью до трех значащих цифр.

$N(\text{тироксин}) \approx 2,11 \cdot 10^{18} \text{ молекул}$

Ответ: Из 3,00 мг иодата калия можно синтезировать $2,11 \cdot 10^{18}$ молекул тироксина.