Номер 6, страница 66 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 14. Элементы подгруппы азота. Глава 1. Неметаллы - номер 6, страница 66.

Условие.

6. Один из элементов V группы образует два фторида, в одном из которых массовая доля фтора равна 43,18%, а в другом — 55,88%. Определите элемент.

Решение.

Решение 2.

Дано:

Элемент V группы (E)

Фторид 1, массовая доля фтора $\omega_1(F) = 43,18\% = 0,4318$

Фторид 2, массовая доля фтора $\omega_2(F) = 55,88\% = 0,5588$

Относительная атомная масса фтора $Ar(F) \approx 19$

Найти:

Неизвестный элемент E.

Решение:

Обозначим неизвестный элемент как E, а его относительную атомную массу как $x$. Поскольку элемент E находится в V группе периодической таблицы, для него характерны степени окисления +3 и +5. Фтор, как самый электроотрицательный элемент, в соединениях всегда проявляет степень окисления -1. Таким образом, неизвестный элемент образует два фторида, вероятные формулы которых — $EF_3$ и $EF_5$.

Массовая доля элемента в соединении определяется по формуле:
$\omega(\text{элемента}) = \frac{n \cdot Ar(\text{элемента})}{Mr(\text{соединения})}$
где $n$ — количество атомов элемента в формуле, $Ar$ — относительная атомная масса, $Mr$ — относительная молекулярная масса.

Во фториде с более высокой степенью окисления элемента E (то есть в $EF_5$) массовая доля фтора будет выше, чем во фториде с более низкой степенью окисления ($EF_3$). Следовательно:
- для фторида $EF_3$ массовая доля фтора $\omega_1(F) = 43,18\%$;
- для фторида $EF_5$ массовая доля фтора $\omega_2(F) = 55,88\%$.

Составим уравнение для первого фторида ($EF_3$), выразив его молекулярную массу $Mr(EF_3) = x + 3 \cdot Ar(F) = x + 3 \cdot 19 = x + 57$.
$\omega_1(F) = \frac{3 \cdot Ar(F)}{Mr(EF_3)} = \frac{3 \cdot 19}{x + 57} = \frac{57}{x + 57}$
Подставим значение массовой доли:
$0,4318 = \frac{57}{x + 57}$
$0,4318 \cdot (x + 57) = 57$
$0,4318x + 24,6126 = 57$
$0,4318x = 57 - 24,6126$
$0,4318x = 32,3874$
$x = \frac{32,3874}{0,4318} \approx 75,00$

Для проверки проведем расчет для второго фторида ($EF_5$). Его молекулярная масса $Mr(EF_5) = x + 5 \cdot Ar(F) = x + 5 \cdot 19 = x + 95$.
$\omega_2(F) = \frac{5 \cdot Ar(F)}{Mr(EF_5)} = \frac{5 \cdot 19}{x + 95} = \frac{95}{x + 95}$
Подставим значение массовой доли:
$0,5588 = \frac{95}{x + 95}$
$0,5588 \cdot (x + 95) = 95$
$0,5588x + 53,086 = 95$
$0,5588x = 95 - 53,086$
$0,5588x = 41,914$
$x = \frac{41,914}{0,5588} \approx 75,01$

Результаты расчетов по обоим фторидам совпадают. Относительная атомная масса искомого элемента равна приблизительно 75. Обратившись к периодической системе Д.И. Менделеева, находим элемент V группы с такой атомной массой. Это мышьяк (As), его относительная атомная масса — 74,92.

Ответ: Искомый элемент — мышьяк (As).