Номер 14, страница 46 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 1. Строение атома. Периодический закон и периодическая система элементов L. И. Менделеева. Параграф 6. Строение атома и периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева. Значение периодического закона - номер 14, страница 46.

Условие.

14. В некоторых периодических таблицах под группами элементов приведены общие формулы их высших оксидов. Для каждой группы проанализируйте, все ли элементы образуют высшие оксиды указанного состава.

Решение.

Решение 2.

Нет, не все химические элементы образуют высшие оксиды, состав которых соответствует общей формуле, приводимой для их группы в Периодической системе. Существует ряд исключений, обусловленных электронным строением атомов и их химическими свойствами, в частности электроотрицательностью и эффектом инертной пары.

1 (IA) и 2 (IIA) группы

Для элементов 1-й группы (щелочные металлы) общая формула высшего оксида — $R_2O$ (степень окисления +1). Для элементов 2-й группы (щелочноземельные металлы) — $\text{RO}$ (степень окисления +2). Все элементы этих групп, включая водород в 1-й группе, образуют оксиды указанного состава. Исключений в этих группах нет.

Ответ: Да, все элементы 1-й и 2-й групп образуют высшие оксиды, соответствующие общим формулам $R_2O$ и $\text{RO}$.

13 (IIIA) группа

Общая формула высшего оксида — $R_2O_3$ (степень окисления +3). Бор ($B_2O_3$), алюминий ($Al_2O_3$), галлий ($Ga_2O_3$) и индий ($In_2O_3$) образуют устойчивые оксиды такого состава. Для таллия (Tl) также существует оксид $Tl_2O_3$, однако из-за проявления эффекта инертной пары для него гораздо более характерна и устойчива степень окисления +1 (оксид $Tl_2O$).

Ответ: Формально все элементы 13-й группы образуют оксиды состава $R_2O_3$, но для таллия он является малоустойчивым.

14 (IVA) группа

Общая формула высшего оксида — $RO_2$ (степень окисления +4). Углерод ($CO_2$), кремний ($SiO_2$), германий ($GeO_2$) и олово ($SnO_2$) образуют оксиды данного состава. Свинец (Pb) также образует оксид $PbO_2$, но, как и у таллия, из-за эффекта инертной пары для свинца более характерна степень окисления +2 (оксид $PbO$). Оксид свинца(IV) является сильным окислителем, что говорит о его относительной неустойчивости.

Ответ: Формально все элементы 14-й группы образуют оксиды состава $RO_2$, но для свинца он является сильным окислителем и менее устойчив, чем оксид свинца(II).

15 (VA) группа

Общая формула высшего оксида — $R_2O_5$ (степень окисления +5). Азот ($N_2O_5$), фосфор ($P_2O_5$ или $P_4O_{10}$), мышьяк ($As_2O_5$) и сурьма ($Sb_2O_5$) образуют высшие оксиды такого состава. Для висмута (Bi) высший оксид $Bi_2O_5$ является крайне неустойчивым соединением, его сложно получить и он является очень сильным окислителем. Наиболее устойчивым для висмута является оксид $Bi_2O_3$.

Ответ: Нет, не все элементы 15-й группы образуют высший оксид состава $R_2O_5$. Висмут является фактическим исключением, так как его высший оксид крайне неустойчив.

16 (VIA) группа

Общая формула высшего оксида — $RO_3$ (степень окисления +6). Это правило выполняется для серы ($SO_3$), селена ($SeO_3$) и теллура ($TeO_3$). Однако в этой группе есть явное исключение.

• Кислород (O): Являясь вторым по электроотрицательности элементом, кислород в оксидах не может проявлять положительную степень окисления. Следовательно, он не образует оксид, в котором имел бы степень окисления +6.

Ответ: Нет, не все элементы 16-й группы образуют высший оксид состава $RO_3$. Главным исключением является кислород.

17 (VIIA) группа

Общая формула высшего оксида — $R_2O_7$ (степень окисления +7). Хлор ($Cl_2O_7$), бром ($Br_2O_7$) и иод ($I_2O_7$) образуют оксиды, соответствующие этой формуле, хотя оксиды брома и иода очень неустойчивы. В этой группе есть фундаментальное исключение.

• Фтор (F): Это самый электроотрицательный элемент. Во всех своих соединениях (кроме $F_2$) он проявляет только степень окисления -1. Он не может образовывать оксид, в котором имел бы положительную степень окисления. Его соединение с кислородом $OF_2$ является фторидом кислорода, а не оксидом фтора.

Для астата (At) соединения в степени окисления +7 неизвестны.

Ответ: Нет, не все элементы 17-й группы образуют высший оксид состава $R_2O_7$. Главным исключением является фтор. Также такой оксид неизвестен для астата.

18 (VIIIA) группа

Общая формула высшего оксида для благородных газов, способных образовывать соединения, — $RO_4$ (степень окисления +8). Однако большинство элементов этой группы не образуют оксидов вовсе или не образуют высший оксид.

• Гелий (He), Неон (Ne), Аргон (Ar): Эти элементы химически инертны и не образуют оксидов.
• Криптон (Kr): Не образует оксида в степени окисления +8.
• Ксенон (Xe): Образует высший оксид $XeO_4$, который соответствует формуле, но является крайне неустойчивым взрывчатым веществом.
• Радон (Rn): Высший оксид $RnO_4$ не получен, известен лишь $RnO_3$.

Ответ: Нет, только ксенон образует высший оксид состава $RO_4$. Остальные благородные газы либо не образуют оксидов вовсе, либо не достигают степени окисления +8 в своих оксидах.

Побочные подгруппы (B-группы)

Для элементов побочных подгрупп правило «высшая степень окисления равна номеру группы» выполняется далеко не всегда, и общие формулы оксидов часто не имеют предсказательной силы. Например, в 8-й группе железо (Fe) не образует оксид $FeO_4$ со степенью окисления +8, в то время как рутений (Ru) и осмий (Os) образуют устойчивые тетроксиды $RuO_4$ и $OsO_4$. Для 11-й группы (Cu, Ag, Au) высшие степени окисления в оксидах не соответствуют номеру группы.

Ответ: Для элементов побочных подгрупп общие формулы высших оксидов, основанные на номере группы, в большинстве случаев не применимы.