Номер 32, страница 18 - гдз по химии 10 класс сборник задач Матулис, Матулис

32. Некоторый элемент VA группы периодической системы образует соединение с водородом, в котором массовая доля последнего составляет 8,8 %. Установите элемент.

Дано:

Элемент (Э) принадлежит VA группе периодической системы.
Соединение элемента с водородом: $Э_xH_y$
Массовая доля водорода $ω(H) = 8.8\% = 0.088$

Найти:

Элемент Э - ?

Решение:

Элементы VA группы (азот, фосфор, мышьяк и др.) в соединениях с водородом, как правило, проявляют степень окисления -3. Следовательно, общая формула летучего водородного соединения для элементов этой группы — $ЭH_3$.

Массовая доля элемента в соединении вычисляется по формуле: $ω(элемента) = \frac{n \cdot Ar(элемента)}{Mr(соединения)}$, где $n$ — число атомов элемента в молекуле, $Ar$ — относительная атомная масса элемента, а $Mr$ — относительная молекулярная масса соединения.

Для нашего соединения $ЭH_3$ массовая доля водорода $(H)$ будет: $ω(H) = \frac{3 \cdot Ar(H)}{Ar(Э) + 3 \cdot Ar(H)}$

Примем относительную атомную массу водорода $Ar(H) \approx 1$. Обозначим неизвестную относительную атомную массу элемента $Э$ как $x$. Подставим известные значения в формулу: $0.088 = \frac{3 \cdot 1}{x + 3 \cdot 1}$

Теперь решим это уравнение относительно $x$: $0.088 = \frac{3}{x + 3}$
$0.088 \cdot (x + 3) = 3$
$0.088x + 0.264 = 3$
$0.088x = 3 - 0.264$
$0.088x = 2.736$
$x = \frac{2.736}{0.088} \approx 31.09$

Таким образом, относительная атомная масса искомого элемента приблизительно равна 31. Обратившись к периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева, находим в VA группе элемент с такой атомной массой. Это фосфор $(P)$, его относительная атомная масса составляет 30.97.

Проверим: соединение — фосфин $PH_3$.
$Mr(PH_3) = Ar(P) + 3 \cdot Ar(H) = 31 + 3 \cdot 1 = 34$
$ω(H) = \frac{3 \cdot 1}{34} \approx 0.0882$, что соответствует $8.82\%$. Данные сходятся.

Ответ: искомый элемент — фосфор (P).