Номер 350, страница 55 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

350. В летучем водородном соединении какого химического элемента 4 из 18 электронов в составе атома участвуют в образовании ковалентных связей? Укажите формулу водородного соединения.

Дано:

Общее число электронов в молекуле летучего водородного соединения: 18

Число электронов атома искомого элемента, участвующих в образовании ковалентных связей: 4

Найти:

Химический элемент - ?

Формула его водородного соединения - ?

Решение:

Пусть искомый химический элемент обозначается как Э. Летучие водородные соединения являются, как правило, ковалентными соединениями неметаллов с водородом.

Из условия следует, что атом элемента Э предоставляет 4 своих электрона для образования ковалентных связей. В соединении с водородом это означает, что валентность элемента Э равна IV, и он образует 4 связи с четырьмя атомами водорода. Следовательно, формула этого летучего водородного соединения — $ЭH_4$.

Фразу "4 из 18 электронов" наиболее логично интерпретировать так, что общее число электронов во всей молекуле $ЭH_4$ составляет 18.

Общее число электронов в молекуле равно сумме электронов всех атомов, входящих в её состав. Число электронов в нейтральном атоме равно его порядковому номеру (заряду ядра, Z) в Периодической системе Д.И. Менделеева. Порядковый номер водорода (H) равен 1, соответственно, его атом содержит 1 электрон.

Составим уравнение, где Z(Э) — порядковый номер искомого элемента:

$Z(Э) + 4 \cdot Z(H) = 18$

$Z(Э) + 4 \cdot 1 = 18$

$Z(Э) = 18 - 4$

$Z(Э) = 14$

Химический элемент с порядковым номером 14 — это кремний (Si).

Проверим соответствие кремния условиям задачи. Кремний находится в 14-й (IVA) группе, 3-м периоде. Его электронная конфигурация $1s^22s^22p^63s^23p^2$. На внешнем энергетическом уровне у него 4 валентных электрона, которые он может использовать для образования четырёх ковалентных связей. Его летучее водородное соединение — силан, имеет формулу $SiH_4$. Общее число электронов в молекуле силана: $14 (Si) + 4 \cdot 1 (H) = 18$ электронов. Все условия задачи выполняются.

Ответ: Искомый химический элемент — кремний (Si). Формула его летучего водородного соединения — $SiH_4$.