Номер 888, страница 144 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

888. *Хлор и бром с неизвестным химическим элементом образует соединения, молярные массы которых соответственно равны 154 и 332 г/моль. Неизвестный химический элемент проявляет в обоих соединениях одинаковую валентность. Установите неизвестный химический элемент.

Дано:

Молярная масса соединения неизвестного элемента с хлором, $M(\text{соединения с Cl}) = 154$ г/моль.

Молярная масса соединения неизвестного элемента с бромом, $M(\text{соединения с Br}) = 332$ г/моль.

Валентность неизвестного элемента (n) в обоих соединениях одинакова.

Найти:

Неизвестный химический элемент (X).

Решение:

Обозначим неизвестный химический элемент как X, его молярную массу как $M(X)$, а его валентность как n. Поскольку хлор и бром являются галогенами, в соединениях с менее электроотрицательными элементами они, как правило, проявляют валентность, равную 1. Тогда формулы соединений можно записать как $XCl_n$ и $XBr_n$.

Молярные массы соединений можно выразить через молярные массы составляющих их элементов:

$M(XCl_n) = M(X) + n \cdot M(Cl)$

$M(XBr_n) = M(X) + n \cdot M(Br)$

Используем округленные значения молярных масс хлора и брома из периодической таблицы: $M(Cl) \approx 35.5$ г/моль и $M(Br) \approx 80$ г/моль.

Подставим известные значения в уравнения и получим систему двух уравнений с двумя неизвестными, $M(X)$ и n:

$\begin{cases} 154 = M(X) + n \cdot 35.5 \\ 332 = M(X) + n \cdot 80 \end{cases}$

Вычтем первое уравнение из второго, чтобы исключить $M(X)$:

$(332 - 154) = (M(X) + 80n) - (M(X) + 35.5n)$

$178 = M(X) + 80n - M(X) - 35.5n$

$178 = 44.5n$

Теперь решим уравнение относительно n:

$n = \frac{178}{44.5} = 4$

Таким образом, валентность неизвестного элемента равна 4.

Теперь найдем молярную массу элемента X, подставив значение n = 4 в любое из исходных уравнений. Используем первое:

$154 = M(X) + 4 \cdot 35.5$

$154 = M(X) + 142$

$M(X) = 154 - 142 = 12$ г/моль.

Молярная масса неизвестного элемента равна 12 г/моль. Обратившись к периодической системе химических элементов, находим, что элементом с такой молярной массой является углерод (C).

Проверим правильность решения:

Соединение с хлором: $CCl_4$ (тетрахлорметан). Его молярная масса: $M(CCl_4) = 12 + 4 \cdot 35.5 = 12 + 142 = 154$ г/моль. (Совпадает с условием).

Соединение с бромом: $CBr_4$ (тетрабромметан). Его молярная масса: $M(CBr_4) = 12 + 4 \cdot 80 = 12 + 320 = 332$ г/моль. (Совпадает с условием).

Ответ: неизвестный химический элемент — углерод (C).