Номер 856, страница 140 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

856. *Массовая доля водорода в составе галогеноводорода равна 1,246 %. Установите химическую формулу галогеноводорода. Составьте схему образования его молекулы с помощью электронной и графической формул. Какое число связывающих и неподелённых электронных пар имеется в молекуле этого галогеноводорода?

Дано:

Галогеноводород ($HHal$)

Массовая доля водорода, $w(H) = 1,246 \%$

Найти:

1. Химическую формулу галогеноводорода.

2. Схему образования его молекулы с помощью электронной и графической формул.

3. Число связывающих и неподелённых электронных пар в молекуле.

Решение:

1. Установление химической формулы галогеноводорода

Общая формула галогеноводорода — $HHal$, где $Hal$ — это один из галогенов (F, Cl, Br, I). Массовая доля элемента в соединении вычисляется по формуле: $w(Э) = \frac{n \cdot Ar(Э)}{Mr(соед.)}$, где $n$ — число атомов элемента в молекуле, $Ar(Э)$ — относительная атомная масса элемента, а $Mr(соед.)$ — относительная молекулярная масса соединения.

Для расчетов переведем массовую долю водорода из процентов в доли от единицы: $w(H) = 1,246 \% = 0,01246$. Молекулярная масса галогеноводорода равна сумме атомных масс водорода и галогена: $Mr(HHal) = Ar(H) + Ar(Hal)$. Подставим это в формулу для массовой доли водорода ($n=1$): $w(H) = \frac{Ar(H)}{Ar(H) + Ar(Hal)}$

Примем относительную атомную массу водорода $Ar(H) \approx 1,008$. Обозначим относительную атомную массу неизвестного галогена $Ar(Hal)$ как $x$. Подставим известные значения: $0,01246 = \frac{1,008}{1,008 + x}$

Решим уравнение относительно $x$:

$0,01246 \cdot (1,008 + x) = 1,008$

$1,008 + x = \frac{1,008}{0,01246}$

$1,008 + x \approx 80,899$

$x \approx 80,899 - 1,008$

$x \approx 79,891$ а.е.м.

Сравним полученное значение с относительными атомными массами галогенов:

$Ar(F) \approx 19,00$;

$Ar(Cl) \approx 35,45$;

$Ar(Br) \approx 79,90$;

$Ar(I) \approx 126,9$.

Рассчитанное значение $x \approx 79,891$ наиболее близко к относительной атомной массе брома ($Br$). Следовательно, искомый галогеноводород — бромоводород.

Ответ: Химическая формула галогеноводорода — $HBr$.

2. Схема образования молекулы, электронная и графическая формулы

Молекула бромоводорода ($HBr$) образуется за счет формирования ковалентной полярной связи между атомом водорода и атомом брома. Атом водорода ($H$) имеет 1 валентный электрон ($1s^1$). Атом брома ($Br$) имеет 7 валентных электронов ($...4s^2 4p^5$). Для образования связи каждый атом предоставляет по одному неспаренному электрону.

Схема образования связи с помощью электронных формул (формул Льюиса): $H \cdot + \hspace{0.3em} :\ddot{Br}\cdot \longrightarrow H:\ddot{Br}:$

Графическая (структурная) формула, где общая электронная пара обозначается чертой: $H-Br$

Ответ: Схема образования молекулы: $H \cdot + \hspace{0.3em} :\ddot{Br}\cdot \longrightarrow H:\ddot{Br}:$. Электронная формула: $H:\ddot{Br}:$. Графическая формула: $H-Br$.

3. Число связывающих и неподелённых электронных пар

Из электронной формулы $H:\ddot{Br}:$ видно, что в молекуле бромоводорода:

- Связывающая электронная пара (образующая ковалентную связь) — одна. Она является общей для атомов водорода и брома.

- Неподелённые электронные пары (принадлежащие только одному атому и не участвующие в связи) — три. Все они находятся на атоме брома. У атома водорода неподелённых пар нет.

Ответ: В молекуле $HBr$ имеется 1 связывающая электронная пара и 3 неподелённые электронные пары.