Номер 56, страница 14 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

56. *Молярная масса летучего водородного соединения равна 81 $г/моль$. Установите химическую формулу соеди-нения.

Дано:

$M(Э_xH_y) = 81 \, г/моль$

Найти:

Химическую формулу соединения

Решение:

Летучие водородные соединения образуют, как правило, неметаллы IV-VII групп. Общая формула таких соединений может быть записана как $ЭН_n$, где Э — химический элемент, а $n$ — число атомов водорода.

Число атомов водорода $n$ в летучем водородном соединении для элемента с номером группы $N$ (для IV-VII групп) определяется по формуле $n = 8 - N$.

Молярная масса соединения $M(ЭН_n)$ равна сумме атомных масс составляющих его элементов с учётом их индексов:

$M(ЭН_n) = Ar(Э) + n \cdot Ar(H)$

Примем относительную атомную массу водорода $Ar(H)$ равной 1.

Отсюда можно выразить атомную массу неизвестного элемента Э:

$Ar(Э) = M(ЭН_n) - n \cdot Ar(H) = 81 - n$

Рассмотрим возможные варианты, перебирая значения $n$ от 1 до 4.

1.Предположим, что элемент Э находится в VIIA группе.

Тогда его водородное соединение имеет формулу $HЭ$, то есть $n=1$.

Рассчитаем атомную массу элемента Э:

$Ar(Э) = 81 - 1 = 80$

В периодической системе химических элементов находим элемент с относительной атомной массой, близкой к 80. Это бром (Br), его атомная масса равна 79,9. Бром находится в VIIA группе. Таким образом, искомое соединение — бромоводород ($HBr$).

Проверка: $M(HBr) = Ar(H) + Ar(Br) \approx 1 + 80 = 81 \, г/моль$. Условие выполняется.

2.Предположим, что элемент Э находится в VIA группе.

Тогда его водородное соединение имеет формулу $H_2Э$, то есть $n=2$.

Рассчитаем атомную массу элемента Э:

$Ar(Э) = 81 - 2 = 79$

Элемент с относительной атомной массой, близкой к 79, — это селен (Se), его атомная масса равна 78,96. Селен находится в VIA группе. Таким образом, соединение — селеноводород ($H_2Se$).

Проверка: $M(H_2Se) = 2 \cdot Ar(H) + Ar(Se) \approx 2 \cdot 1 + 79 = 81 \, г/моль$. Условие также выполняется.

3.Предположим, что элемент Э находится в VA группе.

Формула соединения — $ЭH_3$, то есть $n=3$.

$Ar(Э) = 81 - 3 = 78$. В VA группе нет элемента с такой атомной массой.

4.Предположим, что элемент Э находится в IVA группе.

Формула соединения — $ЭH_4$, то есть $n=4$.

$Ar(Э) = 81 - 4 = 77$. В IVA группе нет элемента с такой атомной массой.

Таким образом, условию задачи удовлетворяют два соединения: $HBr$ и $H_2Se$. Поскольку в задачах такого типа обычно предполагается один ответ, и округление атомной массы брома с 79,9 до 80 является стандартным, наиболее вероятным ответом является бромоводород.

Ответ: $HBr$.