Номер 34, страница 18 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

34. Элемент образует летучее водородное соединение $ЭН_3$, а массовая доля кислорода в его высшем оксиде равна 34,78 %. Определите элемент и запишите уравнение реакции его высшего оксида с водой.

Дано:

Формула летучего водородного соединения: $ЭН_3$

Массовая доля кислорода в высшем оксиде $ω(O) = 34,78 \% = 0,3478$

Найти:

Элемент $Э$ — ?

Уравнение реакции высшего оксида $Э$ с водой — ?

Решение:

1. Определим, в какой группе Периодической системы находится элемент $Э$. Общая формула летучих водородных соединений для элементов главных подгрупп IV-VII групп имеет вид $ЭН_{8-N}$, где $N$ — номер группы. По условию, формула соединения $ЭН_3$. Следовательно, $8-N=3$, откуда $N=5$. Значит, элемент $Э$ находится в V группе.

2. Высшая степень окисления для элементов V группы равна $+5$. Формула высшего оксида для элемента $Э$ будет $Э_2O_5$.

3. Рассчитаем молярную массу элемента $Э$, используя массовую долю кислорода в его высшем оксиде. Массовая доля кислорода $ω(O)$ в оксиде $Э_2O_5$ вычисляется по формуле:

$ω(O) = \frac{5 \cdot Ar(O)}{2 \cdot Ar(Э) + 5 \cdot Ar(O)}$

где $Ar(O)$ — атомная масса кислорода ($\approx 16$ г/моль), а $Ar(Э)$ — искомая атомная масса элемента $Э$.

Пусть $x = Ar(Э)$. Подставим известные значения в формулу:

$0,3478 = \frac{5 \cdot 16}{2x + 5 \cdot 16}$

$0,3478 = \frac{80}{2x + 80}$

$0,3478 \cdot (2x + 80) = 80$

$0,6956x + 27,824 = 80$

$0,6956x = 80 - 27,824$

$0,6956x = 52,176$

$x = \frac{52,176}{0,6956} \approx 75$ г/моль

4. Найдем элемент V группы с относительной атомной массой, близкой к 75. Этим элементом является мышьяк ($As$), его относительная атомная масса составляет 74,92.

Таким образом, неизвестный элемент — это мышьяк ($As$). Его летучее водородное соединение — арсин ($AsH_3$), а высший оксид — оксид мышьяка(V) ($As_2O_5$).

5. Запишем уравнение реакции высшего оксида мышьяка с водой. Оксид мышьяка(V) является кислотным оксидом, при взаимодействии с водой он образует соответствующую кислоту — мышьяковую кислоту ($H_3AsO_4$).

$As_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3AsO_4$

Ответ:

Неизвестный элемент — мышьяк ($As$). Уравнение реакции его высшего оксида с водой: $As_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3AsO_4$.