Номер 642, страница 111 - гдз по химии 8 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

642. Массовая доля неизвестного химического элемента в его соединении с водородом составляет 82,35 %. Определите химический элемент, если его степень окисления в этом веществе равна –3.

Дано:

Массовая доля неизвестного элемента (Э) в соединении с водородом: $\omega(Э) = 82,35 \%$
Степень окисления элемента Э: $-3$

Найти:

Неизвестный химический элемент (Э) - ?

Решение:

1. Определим формулу соединения неизвестного элемента с водородом. Обозначим неизвестный элемент символом Э. По условию, его степень окисления равна $-3$. Водород в соединениях с неметаллами (а элементы со степенью окисления $-3$ в гидридах являются неметаллами) проявляет степень окисления $+1$.

Соединение должно быть электронейтральным, то есть сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю. Для составления формулы $Э_xH_y$ воспользуемся правилом креста:

Э^-3 H⁺¹

Индексы будут равны абсолютным значениям степеней окисления соседнего элемента, т.е. $x=1$, $y=3$. Таким образом, простейшая формула соединения - $ЭH_3$.

2. Массовая доля элемента в соединении определяется по формуле: $ \omega(Э) = \frac{N \cdot Ar(Э)}{Mr(ЭH_3)} \cdot 100\% $ где $N$ - число атомов элемента Э в молекуле ($N=1$), $Ar(Э)$ - относительная атомная масса неизвестного элемента, $Mr(ЭH_3)$ - относительная молекулярная масса соединения.

Относительная молекулярная масса соединения $ЭH_3$ равна сумме относительных атомных масс составляющих его элементов: $ Mr(ЭH_3) = Ar(Э) + 3 \cdot Ar(H) $ Примем относительную атомную массу водорода $Ar(H)$ равной 1.

3. Подставим все известные значения в формулу для массовой доли, выразив проценты в долях единицы ($82,35\% = 0,8235$): $ 0,8235 = \frac{Ar(Э)}{Ar(Э) + 3 \cdot 1} $

4. Решим это уравнение относительно $Ar(Э)$: $ 0,8235 \cdot (Ar(Э) + 3) = Ar(Э) $
$ 0,8235 \cdot Ar(Э) + 2,4705 = Ar(Э) $
$ Ar(Э) - 0,8235 \cdot Ar(Э) = 2,4705 $
$ 0,1765 \cdot Ar(Э) = 2,4705 $
$ Ar(Э) = \frac{2,4705}{0,1765} \approx 14,0 $

5. Согласно периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, относительную атомную массу, равную 14, имеет элемент Азот (N).

Таким образом, неизвестный элемент — это Азот, а его соединение с водородом — аммиак ($NH_3$).

Ответ: Неизвестный химический элемент – Азот (N).