Номер 10, страница 57 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

10. Составьте электронно-графическую схему атома химического элемента Э, соединения которого широко используются в сельском хозяйстве. Одно из них имеет состав $(ЭН_2)_2CO$, а массовая доля элемента в нём равна 46,67 %.

Дано:

Соединение состава (ЭН₂)₂CO

Массовая доля элемента Э, $w(Э) = 46,67 \% = 0,4667$

Найти:

Электронно-графическую схему атома элемента Э.

Решение:

1. Определим неизвестный химический элемент Э.

Массовая доля элемента в химическом соединении вычисляется по формуле:

$w(Э) = \frac{n \cdot Ar(Э)}{Mr(\text{соединения})}$

где $n$ – число атомов элемента Э в формульной единице, $Ar(Э)$ – его относительная атомная масса, а $Mr(\text{соединения})$ – относительная молекулярная масса всего соединения.

В соединении с формулой (ЭН₂)₂CO (или Э₂H₄CO) содержится 2 атома элемента Э, 4 атома водорода (H), 1 атом углерода (C) и 1 атом кислорода (O).

Примем относительные атомные массы известных элементов: $Ar(H) = 1$, $Ar(C) = 12$, $Ar(O) = 16$.

Выразим относительную молекулярную массу соединения через относительную атомную массу элемента Э:

$Mr((ЭН₂)₂CO) = 2 \cdot Ar(Э) + 4 \cdot Ar(H) + 1 \cdot Ar(C) + 1 \cdot Ar(O) = 2 \cdot Ar(Э) + 4 \cdot 1 + 12 + 16 = 2 \cdot Ar(Э) + 32$.

Подставим известные значения и полученное выражение в формулу для массовой доли:

$0,4667 = \frac{2 \cdot Ar(Э)}{2 \cdot Ar(Э) + 32}$

Решим это уравнение, чтобы найти $Ar(Э)$:

$0,4667 \cdot (2 \cdot Ar(Э) + 32) = 2 \cdot Ar(Э)$

$0,9334 \cdot Ar(Э) + 14,9344 = 2 \cdot Ar(Э)$

$14,9344 = 2 \cdot Ar(Э) - 0,9334 \cdot Ar(Э)$

$14,9344 = 1,0666 \cdot Ar(Э)$

$Ar(Э) = \frac{14,9344}{1,0666} \approx 14$

В периодической системе химических элементов относительную атомную массу около 14 имеет азот (N).

Таким образом, элемент Э – это азот. Соединение (NH₂)₂CO – карбамид (мочевина), который является одним из самых распространенных азотных удобрений и широко используется в сельском хозяйстве, что полностью соответствует условию задачи.

2. Составим электронно-графическую схему атома азота (N).

Азот (N) — элемент 2-го периода, 15-й (VA) группы, его порядковый номер 7.

Атом азота содержит 7 протонов и 7 электронов.

Электронная формула (конфигурация) атома азота: $1s^22s^22p^3$.

На внешнем энергетическом уровне находятся 5 валентных электронов.

Электронно-графическая схема показывает распределение электронов по атомным орбиталям. Согласно правилу Хунда, три электрона на p-подуровне занимают три отдельные p-орбитали и имеют одинаковый спин.

Ответ:

Искомый элемент Э – это азот (N). Его электронно-графическая схема выглядит следующим образом:

$N~+7~~1s^22s^22p^3$

2p ◻↑ ◻↑ ◻↑

2s ◻↑↓

1s ◻↑↓