Номер 6, страница 15 - гдз по химии 10 класс учебник Колевич, Матулис

6. Химический элемент, электронная конфигурация которого ...$2s^22p^2$, образует оксид, массовая доля кислорода в котором равна 72,7 %. Приведите химический символ элемента и формулу оксида.

Дано:
Электронная конфигурация внешнего слоя: $...2s^22p^2$
Массовая доля кислорода в оксиде $\omega(O) = 72,7 \% = 0,727$

Найти:
Химический символ элемента — ?
Формула оксида — ?

Решение:

1. Определим химический элемент по его электронной конфигурации. Конфигурация внешнего электронного слоя $2s^22p^2$ говорит о том, что элемент находится во 2-м периоде периодической системы, так как главное квантовое число внешнего слоя равно 2. Сумма электронов на внешнем слое (валентных электронов) равна $2 + 2 = 4$. Это означает, что элемент расположен в IVА группе (14-й группе). Элемент 2-го периода и IVА группы — это Углерод (C).

2. Определим формулу оксида. Обозначим искомый элемент как Э. Общая формула его оксида будет $Э_xO_y$. В нашем случае это $C_xO_y$. Массовая доля кислорода $\omega(O)$ в соединении рассчитывается по формуле: $ \omega(O) = \frac{y \cdot Ar(O)}{x \cdot Ar(Э) + y \cdot Ar(O)} $ где $Ar(O)$ — относительная атомная масса кислорода ($\approx 16$), а $Ar(Э)$ — относительная атомная масса искомого элемента (для углерода $Ar(C) \approx 12$).

Для нахождения индексов $x$ и $y$ найдем соотношение количеств вещества элементов в оксиде. Пусть масса образца оксида равна 100 г. Тогда масса кислорода в нем будет $m(O) = 100 \text{ г} \cdot 0,727 = 72,7 \text{ г}$. Масса углерода будет $m(C) = 100 \text{ г} - 72,7 \text{ г} = 27,3 \text{ г}$.

Теперь найдем количество вещества (в молях) для каждого элемента, используя молярные массы, численно равные относительным атомным массам: $ n(C) = \frac{m(C)}{M(C)} = \frac{27,3 \text{ г}}{12 \text{ г/моль}} \approx 2,275 \text{ моль} $ $ n(O) = \frac{m(O)}{M(O)} = \frac{72,7 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} \approx 4,544 \text{ моль} $

Соотношение индексов x и y в формуле $C_xO_y$ равно соотношению количеств веществ: $ x : y = n(C) : n(O) = 2,275 : 4,544 $

Чтобы найти простейшее целочисленное соотношение, разделим оба числа на наименьшее из них (2,275): $ x : y = \frac{2,275}{2,275} : \frac{4,544}{2,275} \approx 1 : 1,997 $ Округляя до целых чисел, получаем соотношение $1:2$.

Следовательно, простейшая формула оксида — $CO_2$.

Проведем проверку. Рассчитаем массовую долю кислорода в $CO_2$: Молярная масса $CO_2$ равна $M(CO_2) = Ar(C) + 2 \cdot Ar(O) = 12 + 2 \cdot 16 = 44$ г/моль. Массовая доля кислорода: $ \omega(O) = \frac{2 \cdot Ar(O)}{M(CO_2)} = \frac{2 \cdot 16}{44} = \frac{32}{44} \approx 0,7272... $ В процентах это составляет $0,7272... \cdot 100\% \approx 72,7\%$, что совпадает с условием задачи.

Таким образом, химический элемент — Углерод (C), а формула его оксида — $CO_2$ (диоксид углерода или оксид углерода(IV)).

Ответ: Химический символ элемента — C, формула оксида — $CO_2$.