Номер 778, страница 129 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

778. Массовая доля неметалла в его водородном соединении равна $97,51 \%$. Неметалл в данном соединении имеет степень окисления $-2$. Установите неметалл.

Дано:

Водородное соединение неметалла.

Массовая доля неметалла $ \omega(X) = 97,51 \% $

Степень окисления неметалла = -2

Найти:

Неизвестный неметалл (X)

Решение:

1. Определим общую формулу водородного соединения.

Пусть неизвестный неметалл обозначается символом X. В соединениях с неметаллами водород (H) проявляет степень окисления +1. По условию, степень окисления неметалла X равна -2.

Так как молекула является электронейтральной, сумма степеней окисления всех атомов в ней должна быть равна нулю. Составим общую формулу соединения $ H_n X_m $. Для простейшего случая, когда в формуле один атом неметалла ($ m = 1 $):

$ n \cdot (+1) + 1 \cdot (-2) = 0 $

$ n - 2 = 0 $

$ n = 2 $

Следовательно, формула водородного соединения — $ H_2X $.

2. Рассчитаем относительную атомную массу неизвестного неметалла.

Массовая доля элемента в соединении определяется формулой:

$ \omega(Э) = \frac{n \cdot Ar(Э)}{Mr(соед.)} $

где $ Ar(Э) $ — относительная атомная масса элемента, $ n $ — число атомов данного элемента в молекуле, $ Mr(соед.) $ — относительная молекулярная масса соединения.

Относительная атомная масса водорода $ Ar(H) \approx 1 $ а.е.м.

Относительная молекулярная масса соединения $ H_2X $ выражается как:

$ Mr(H_2X) = 2 \cdot Ar(H) + Ar(X) = 2 \cdot 1 + Ar(X) = 2 + Ar(X) $

Массовая доля неметалла X в соединении $ H_2X $ составляет 97,51%, или в долях единицы 0,9751.

$ \omega(X) = \frac{Ar(X)}{Mr(H_2X)} = \frac{Ar(X)}{2 + Ar(X)} $

Подставим известные значения и решим уравнение относительно $ Ar(X) $:

$ 0,9751 = \frac{Ar(X)}{2 + Ar(X)} $

$ 0,9751 \cdot (2 + Ar(X)) = Ar(X) $

$ 1,9502 + 0,9751 \cdot Ar(X) = Ar(X) $

$ Ar(X) - 0,9751 \cdot Ar(X) = 1,9502 $

$ Ar(X) \cdot (1 - 0,9751) = 1,9502 $

$ Ar(X) \cdot 0,0249 = 1,9502 $

$ Ar(X) = \frac{1,9502}{0,0249} \approx 78,32 $ а.е.м.

3. Установим неметалл.

Найдем в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева элемент с относительной атомной массой, близкой к 78,32.

Этому значению наиболее соответствует селен (Se), относительная атомная масса которого равна 78,96. Селен — это неметалл, находится в 16-й группе (VIА подгруппе) периодической таблицы, и его характерная низшая степень окисления в соединениях с водородом равна -2. Водородное соединение селена имеет формулу $ H_2Se $ (селеноводород).

Проверка:

Рассчитаем массовую долю селена в селеноводороде $ H_2Se $:

$ \omega(Se) = \frac{Ar(Se)}{Mr(H_2Se)} \cdot 100\% = \frac{78,96}{2 \cdot 1,008 + 78,96} \cdot 100\% = \frac{78,96}{80,976} \cdot 100\% \approx 97,51\% $

Результат совпадает с данными в условии задачи.

Ответ: неизвестный неметалл — селен (Se).