Номер 287, страница 47 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

287. Йод образует высший гидроксид, в котором массовые доли йода, водорода и кислорода соответственно равны 55,68; 2,21; 42,11 %. Установите эмпирическую формулу гидроксида. Какие свойства — кислотные или основные — должны быть более выражены у этого вещества? Приведите в качестве подтверждения уравнение химической реакции.

Дано:

$\omega(I) = 55,68 \% $

$\omega(H) = 2,21 \% $

$\omega(O) = 42,11 \% $

Найти:

Эмпирическую формулу гидроксида - ?

Кислотные/основные свойства - ?

Уравнение реакции в качестве подтверждения - ?

Решение:

Установите эмпирическую формулу гидроксида

Для нахождения эмпирической формулы $I_xH_yO_z$, примем массу образца вещества за 100 г. В этом случае массы элементов будут численно равны их массовым долям в процентах:

$m(I) = 55,68$ г

$m(H) = 2,21$ г

$m(O) = 42,11$ г

Далее найдем количество вещества (моль) для каждого элемента, разделив массу на молярную массу ($M(I) \approx 127$ г/моль, $M(H) \approx 1$ г/моль, $M(O) \approx 16$ г/моль).

$n(I) = \frac{m(I)}{M(I)} = \frac{55,68 \text{ г}}{127 \text{ г/моль}} \approx 0,4384 \text{ моль}$

$n(H) = \frac{m(H)}{M(H)} = \frac{2,21 \text{ г}}{1 \text{ г/моль}} = 2,21 \text{ моль}$

$n(O) = \frac{m(O)}{M(O)} = \frac{42,11 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} \approx 2,6319 \text{ моль}$

Чтобы найти соотношение атомов в формуле, разделим полученные количества вещества на наименьшее из них (0,4384):

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

$x : y : z = 0,4384 : 2,21 : 2,6319$

$x : y : z = \frac{0,4384}{0,4384} : \frac{2,21}{0,4384} : \frac{2,6319}{0,4384}$

$x : y : z \approx 1 : 5,04 : 6,00$

Округлив до ближайших целых чисел, получаем соотношение $1 : 5 : 6$.

Таким образом, эмпирическая формула гидроксида — $H_5IO_6$. В этом соединении (ортоиодная кислота) степень окисления йода равна +7, что соответствует его высшей степени окисления, как и указано в условии ("высший гидроксид").

Ответ: Эмпирическая формула гидроксида — $H_5IO_6$.

Какие свойства — кислотные или основные — должны быть более выражены у этого вещества?

Свойства гидроксидов определяются положением элемента в Периодической системе и его степенью окисления. Йод является неметаллом. Гидроксиды неметаллов, в которых элемент проявляет высокую степень окисления, являются кислотами (оксикислотами). В соединении $H_5IO_6$ йод имеет максимальную степень окисления +7. С увеличением степени окисления центрального атома неметалла кислотные свойства его гидроксида усиливаются. Следовательно, для высшего гидроксида йода должны быть более выражены кислотные свойства.

Ответ: У этого вещества должны быть более выражены кислотные свойства.

Приведите в качестве подтверждения уравнение химической реакции

Подтверждением кислотных свойств ортоиодной кислоты ($H_5IO_6$) служит её способность вступать в реакцию нейтрализации с основаниями, например, с гидроксидом натрия ($NaOH$), образуя соль и воду. Это типичное поведение для кислоты.

$H_5IO_6 + NaOH \rightarrow NaH_4IO_6 + H_2O$

Эта реакция показывает, что соединение $H_5IO_6$ способно отдавать протон, т.е. проявлять себя как кислота.

Ответ: $H_5IO_6 + NaOH \rightarrow NaH_4IO_6 + H_2O$.