Номер 243, страница 42 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

243. *В оксиде массовая доля кислорода в 1,579 раза больше массовой доли неметалла. Установите формулу оксида и назовите его по систематической номенклатуре.

Дано:

Оксид неметалла, общая формула $Э_xO_y$

Соотношение массовых долей: $ω(O) = 1.579 \cdot ω(Э)$

Найти:

Формулу оксида и его название по систематической номенклатуре.

Решение:

1. Обозначим массовую долю неметалла как $ω(Э)$, а массовую долю кислорода как $ω(O)$. Сумма массовых долей всех элементов в соединении равна 1:

$ω(Э) + ω(O) = 1$

2. Используя данные из условия задачи, составим систему уравнений:

$\begin{cases} ω(Э) + ω(O) = 1 \\ ω(O) = 1.579 \cdot ω(Э) \end{cases}$

3. Подставим второе уравнение в первое и решим относительно $ω(Э)$:

$ω(Э) + 1.579 \cdot ω(Э) = 1$

$2.579 \cdot ω(Э) = 1$

$ω(Э) = \frac{1}{2.579} \approx 0.3877$

Тогда массовая доля кислорода равна:

$ω(O) = 1 - 0.3877 = 0.6123$

4. Общая формула оксида $Э_xO_y$. Отношение массовых долей можно выразить через относительные атомные массы ($Ar$) элементов и индексы в формуле:

$\frac{ω(O)}{ω(Э)} = \frac{y \cdot Ar(O)}{x \cdot Ar(Э)}$

Подставим известные значения ($Ar(O) \approx 16$):

$1.579 = \frac{y \cdot 16}{x \cdot Ar(Э)}$

5. Выразим относительную атомную массу неизвестного неметалла $Ar(Э)$:

$Ar(Э) = \frac{y \cdot 16}{x \cdot 1.579} = \frac{y}{x} \cdot \frac{16}{1.579} \approx \frac{y}{x} \cdot 10.133$

6. Теперь рассмотрим возможные стехиометрические соотношения $y/x$ для оксидов неметаллов и рассчитаем соответствующую атомную массу $Ar(Э)$.

• При $\frac{y}{x} = 1$ (формула типа $ЭO$), $Ar(Э) \approx 1 \cdot 10.133 = 10.13$. Ближайший элемент - бор (B, Ar=10.8), но он образует оксид $B_2O_3$.
• При $\frac{y}{x} = \frac{3}{2}$ (формула типа $Э_2O_3$), $Ar(Э) \approx \frac{3}{2} \cdot 10.133 = 15.2$. Ближайший неметалл - азот (N, Ar=14). Проверка для $N_2O_3$: $\frac{ω(O)}{ω(N)} = \frac{3 \cdot 16}{2 \cdot 14} = \frac{48}{28} \approx 1.714$, что не соответствует условию.
• При $\frac{y}{x} = 2$ (формула типа $ЭO_2$), $Ar(Э) \approx 2 \cdot 10.133 = 20.26$. Элемент с такой массой - неон (Ne), инертный газ, не образующий таких оксидов.
• При $\frac{y}{x} = 3$ (формула типа $ЭO_3$), $Ar(Э) \approx 3 \cdot 10.133 = 30.4$. Ближайший неметалл - сера (S, Ar=32). Проверка для $SO_3$: $\frac{ω(O)}{ω(S)} = \frac{3 \cdot 16}{32} = \frac{48}{32} = 1.5$, что близко, но не совпадает.
• При $\frac{y}{x} = \frac{7}{2}$ (формула типа $Э_2O_7$), $Ar(Э) \approx \frac{7}{2} \cdot 10.133 = 3.5 \cdot 10.133 \approx 35.47$.

Полученное значение атомной массы $35.47$ практически точно совпадает с относительной атомной массой хлора ($Ar(Cl) = 35.45$). Следовательно, неметалл - это хлор (Cl), а формула оксида - $Cl_2O_7$.

7. Проведем проверку для оксида $Cl_2O_7$:

$Mr(Cl_2O_7) = 2 \cdot 35.45 + 7 \cdot 16 = 70.9 + 112 = 182.9$

$ω(Cl) = \frac{70.9}{182.9} \approx 0.3876$

$ω(O) = \frac{112}{182.9} \approx 0.6124$

Соотношение массовых долей: $\frac{ω(O)}{ω(Cl)} = \frac{0.6124}{0.3876} \approx 1.5799...$

Результат совпадает с данными в условии задачи.

8. Систематическое название для $Cl_2O_7$ - оксид хлора(VII) (или гептаоксид дихлора).

Ответ: Формула оксида - $Cl_2O_7$. Систематическое название - оксид хлора(VII).