Номер 122, страница 268 - гдз по химии 10-11 класс задачник Еремин, Дроздов

10.122. Атом химического элемента-неметалла имеет три неспаренных электрона в основном состоянии. Для элемента известно несколько кислород-содержащих кислот. В одной из этих кислот число атомов водорода в молекуле не равно основности кислоты. Определите элемент, запишите его электронную конфигурацию в основном состоянии. Составьте структурную формулу кислоты, о которой идёт речь, и найдите степень окисления элемента в ней.

Решение

Согласно условию задачи, атом химического элемента-неметалла имеет три неспаренных электрона в основном состоянии. Такая электронная конфигурация внешнего слоя ($ns^2np^3$) характерна для элементов 15-й (VA) группы Периодической системы. Неметаллами в этой группе являются азот (N) и фосфор (P).

Второе условие гласит, что для этого элемента известна кислородсодержащая кислота, в которой число атомов водорода не равно её основности. Основность кислородсодержащих кислот определяется числом гидроксильных групп (–OH), так как только атомы водорода, связанные с кислородом, являются подвижными и могут отщепляться в виде протонов $H^+$.

Сравним кислоты азота и фосфора:

• У азота основные кислоты — азотная ($HNO_3$) и азотистая ($HNO_2$). В обеих кислотах число атомов водорода (один) совпадает с их основностью (одноосновные).
• У фосфора есть несколько кислородсодержащих кислот. Рассмотрим фосфористую кислоту ($H_3PO_3$). В её молекуле содержится три атома водорода. Однако её структура показывает, что только два атома водорода связаны с атомами кислорода, образуя гидроксогруппы. Третий атом водорода связан напрямую с атомом фосфора (связь P–H). Этот водород не является кислотным. Таким образом, фосфористая кислота является двухосновной. Число атомов водорода (3) не равно её основности (2). Это в точности соответствует условию задачи.

Следовательно, искомый элемент — фосфор (P).

Электронная конфигурация атома фосфора (порядковый номер 15) в основном состоянии: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^3$.

Кислота, о которой идет речь в задаче, — фосфористая кислота ($H_3PO_3$). Её структурная формула, объясняющая её двухосновность:

 O ||HO — P — H | OH 

Далее определим степень окисления фосфора в этой кислоте.

Дано:

Формула кислоты: $H_3PO_3$
Степень окисления водорода (H) = $+1$
Степень окисления кислорода (O) = $-2$

Найти:

Степень окисления фосфора (P) - ?

Решение:

Сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле равна нулю. Обозначим степень окисления фосфора через $x$. Составим и решим уравнение:

$3 \cdot (+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$

$3 + x - 6 = 0$

$x - 3 = 0$

$x = +3$

Ответ:

Искомый элемент — фосфор (P).
Его электронная конфигурация в основном состоянии: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^3$.
Кислота, о которой идёт речь, — фосфористая кислота ($H_3PO_3$). Её структурная формула:

 O ||HO — P — H | OH 

Степень окисления фосфора в фосфористой кислоте равна $+3$.