Страница 45 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

1. Используя схему 3, запишите четыре формулы оксидов хлора — бинарных соединений хлора с кислородом.

Оксиды хлора представляют собой бинарные соединения, состоящие из атомов хлора (Cl) и кислорода (O). В этих соединениях кислород, как более электроотрицательный элемент, проявляет постоянную степень окисления -2, в то время как хлор может проявлять различные положительные степени окисления: +1, +3, +4, +5, +6, +7. Формулы оксидов составляются так, чтобы молекула в целом была электронейтральной, то есть сумма степеней окисления всех атомов равнялась нулю.

Запишем четыре формулы оксидов хлора, исходя из его различных степеней окисления:

1. Оксид хлора(I). Степень окисления хлора равна +1. Для нейтрализации заряда одного атома кислорода (-2) требуется два атома хлора. Формула соединения: $Cl_2O$.
2. Оксид хлора(III). Степень окисления хлора равна +3. Для составления формулы найдем наименьшее общее кратное для чисел 3 и 2, оно равно 6. Это означает, что в молекуле должно быть 2 атома хлора ($2 \cdot (+3) = +6$) и 3 атома кислорода ($3 \cdot (-2) = -6$). Формула соединения: $Cl_2O_3$.
3. Оксид хлора(V). Степень окисления хлора равна +5. Наименьшее общее кратное для 5 и 2 равно 10. Потребуется 2 атома хлора ($2 \cdot (+5) = +10$) и 5 атомов кислорода ($5 \cdot (-2) = -10$). Формула соединения: $Cl_2O_5$.
4. Оксид хлора(VII). Степень окисления хлора равна +7. Наименьшее общее кратное для 7 и 2 равно 14. Потребуется 2 атома хлора ($2 \cdot (+7) = +14$) и 7 атомов кислорода ($7 \cdot (-2) = -14$). Формула соединения: $Cl_2O_7$.

Ответ: $Cl_2O$, $Cl_2O_3$, $Cl_2O_5$, $Cl_2O_7$.

2. Железо образует с серой два соединения. Используя схему 3, составьте формулы этих соединений и дайте их названия. Определите массовую долю железа в каждом соединении.

Дано:

Элементы: Железо ($Fe$) и Сера ($S$).

Железо может проявлять валентности II и III.

Относительная атомная масса железа: $Ar(Fe) = 56$.

Относительная атомная масса серы: $Ar(S) = 32$.

Найти:

1. Формулы и названия двух соединений железа с серой.

2. Массовую долю железа ($ω(Fe)$) в каждом соединении.

Решение:

Железо является переходным металлом и способно образовывать соединения, в которых проявляет разные валентности (степени окисления). Наиболее распространенными для железа являются валентности II и III. Сера в соединениях с металлами (сульфидах) обычно проявляет валентность II. Исходя из этих данных, мы можем составить формулы двух соединений железа с серой и рассчитать в них массовую долю железа.

1. Соединение железа(II) с серой

В этом соединении железо проявляет валентность II, а сера – II. Поскольку валентности элементов равны, то их атомы в соединении будут находиться в соотношении 1:1. Таким образом, химическая формула соединения – $FeS$.

Название соединения: сульфид железа(II).

Для определения массовой доли железа в этом соединении воспользуемся формулой:

$ω(Э) = \frac{n \cdot Ar(Э)}{Mr(вещества)} \cdot 100\%$

где $n$ – число атомов элемента в формуле, $Ar(Э)$ – его относительная атомная масса, а $Mr(вещества)$ – относительная молекулярная масса всего соединения.

Рассчитаем относительную молекулярную массу $FeS$:

$Mr(FeS) = Ar(Fe) + Ar(S) = 56 + 32 = 88$

Теперь рассчитаем массовую долю железа $ω(Fe)$ в $FeS$:

$ω(Fe) = \frac{1 \cdot Ar(Fe)}{Mr(FeS)} = \frac{56}{88} \approx 0.6364$

Выразим это значение в процентах:

$0.6364 \cdot 100\% = 63.64\%$

Ответ: Формула – $FeS$, название – сульфид железа(II). Массовая доля железа в нем составляет $63.64\%$.

2. Соединение железа(III) с серой

В этом соединении железо проявляет валентность III, а сера – II. Для составления формулы найдем наименьшее общее кратное (НОК) для валентностей: НОК(3, 2) = 6. Затем определим индексы для каждого элемента, разделив НОК на их валентности:

• Индекс для железа ($Fe$): $6 / 3 = 2$
• Индекс для серы ($S$): $6 / 2 = 3$

Таким образом, химическая формула соединения – $Fe_2S_3$.

Название соединения: сульфид железа(III).

Теперь определим массовую долю железа в $Fe_2S_3$.

Рассчитаем относительную молекулярную массу $Fe_2S_3$:

$Mr(Fe_2S_3) = 2 \cdot Ar(Fe) + 3 \cdot Ar(S) = 2 \cdot 56 + 3 \cdot 32 = 112 + 96 = 208$

Теперь рассчитаем массовую долю железа $ω(Fe)$ в $Fe_2S_3$:

$ω(Fe) = \frac{2 \cdot Ar(Fe)}{Mr(Fe_2S_3)} = \frac{2 \cdot 56}{208} = \frac{112}{208} \approx 0.5385$

Выразим это значение в процентах:

$0.5385 \cdot 100\% = 53.85\%$

Ответ: Формула – $Fe_2S_3$, название – сульфид железа(III). Массовая доля железа в нем составляет $53.85\%$.

3. Запишите формулы оксидов углерода(II) и (IV). Рассчитайте массовые доли элементов в них и дайте названия соединений.

Оксид углерода(II)

1. Формула и название. В оксиде углерода(II) валентность углерода (C) равна II, а валентность кислорода (O) в оксидах всегда равна II. Для составления формулы находим наименьшее общее кратное валентностей: НОК(2, 2) = 2. Затем определяем индексы, разделив НОК на валентность каждого элемента: для углерода $2 \div 2 = 1$, для кислорода $2 \div 2 = 1$. Таким образом, химическая формула соединения — $CO$.
Название по номенклатуре: оксид углерода(II). Также широко распространено тривиальное название: угарный газ.

2. Расчет массовых долей элементов. Массовая доля элемента ($\omega$) в веществе — это отношение массы этого элемента в соединении к общей массе соединения. Она рассчитывается по формуле:
$\omega(Э) = \frac{n \cdot Ar(Э)}{Mr(\text{вещества})} \cdot 100\%$
где $n$ — число атомов элемента в формуле, $Ar(Э)$ — относительная атомная масса элемента, а $Mr$ — относительная молекулярная масса вещества.

Возьмем округленные относительные атомные массы: $Ar(C) = 12$, $Ar(O) = 16$.
Сначала вычислим относительную молекулярную массу оксида углерода(II):
$Mr(CO) = Ar(C) + Ar(O) = 12 + 16 = 28$

Теперь рассчитаем массовые доли углерода и кислорода:
Массовая доля углерода: $\omega(C) = \frac{1 \cdot 12}{28} \cdot 100\% \approx 42.86\%$
Массовая доля кислорода: $\omega(O) = \frac{1 \cdot 16}{28} \cdot 100\% \approx 57.14\%$

Ответ: Формула — $CO$; название — оксид углерода(II) (угарный газ); массовые доли элементов: $\omega(C) \approx 42.86\%$, $\omega(O) \approx 57.14\%$.

Оксид углерода(IV)

1. Формула и название. В оксиде углерода(IV) валентность углерода (C) равна IV, валентность кислорода (O) — II. Наименьшее общее кратное валентностей: НОК(4, 2) = 4. Индексы: для углерода $4 \div 4 = 1$, для кислорода $4 \div 2 = 2$. Химическая формула соединения — $CO_2$.
Название по номенклатуре: оксид углерода(IV). Тривиальное название: углекислый газ.

2. Расчет массовых долей элементов. Используем ту же методику расчета.
Сначала вычислим относительную молекулярную массу оксида углерода(IV):
$Mr(CO_2) = Ar(C) + 2 \cdot Ar(O) = 12 + 2 \cdot 16 = 12 + 32 = 44$

Теперь рассчитаем массовые доли углерода и кислорода:
Массовая доля углерода: $\omega(C) = \frac{1 \cdot 12}{44} \cdot 100\% \approx 27.27\%$
Массовая доля кислорода: $\omega(O) = \frac{2 \cdot 16}{44} \cdot 100\% = \frac{32}{44} \cdot 100\% \approx 72.73\%$

Ответ: Формула — $CO_2$; название — оксид углерода(IV) (углекислый газ); массовые доли элементов: $\omega(C) \approx 27.27\%$, $\omega(O) \approx 72.73\%$.

4. Назовите вещества, формулы которых: $PCl_3$, $SO_2$, $CS_2$, $Cu_2O$, $KCl$, $SO_3$.

$PCl_3$

Это бинарное соединение, состоящее из одного атома фосфора ($P$) и трех атомов хлора ($Cl$). Фосфор и хлор являются неметаллами. В названиях таких соединений сначала указывают анион (более электроотрицательный элемент) с суффиксом «-ид», а затем катион (менее электроотрицательный элемент) в родительном падеже. При необходимости указывается количество атомов с помощью греческих приставок (ди-, три-, тетра- и т.д.) или степень окисления элемента с переменной степенью окисления римскими цифрами в скобках. В данном случае хлор имеет степень окисления -1, а фосфор +3. Название: хлорид фосфора(III) или трихлорид фосфора.

Ответ: хлорид фосфора(III) или трихлорид фосфора.

$SO_2$

Это соединение состоит из одного атома серы ($S$) и двух атомов кислорода ($O$). Это оксид неметалла. Сера в этом соединении проявляет степень окисления +4. Название образуется от слова «оксид» с приставкой «ди-», указывающей на два атома кислорода, и названия элемента «сера» в родительном падеже. Также можно указать степень окисления серы. Название: диоксид серы или оксид серы(IV).

Ответ: диоксид серы или оксид серы(IV).

$CS_2$

Это бинарное соединение, состоящее из одного атома углерода ($C$) и двух атомов серы ($S$). Аналогично предыдущим случаям, это соединение двух неметаллов. Название образуется от аниона «сульфид» (от серы) с приставкой «ди-» и катиона «углерод». Углерод имеет степень окисления +4. Также известно тривиальное название этого вещества. Название: дисульфид углерода или сероуглерод.

Ответ: дисульфид углерода или сероуглерод.

$Cu_2O$

Это оксид, состоящий из двух атомов меди ($Cu$) и одного атома кислорода ($O$). Медь — металл с переменной степенью окисления (чаще всего +1 и +2). Кислород в оксидах имеет степень окисления -2. Чтобы соединение было электронейтральным, суммарная степень окисления двух атомов меди должна быть +2. Следовательно, степень окисления каждого атома меди равна +1. В названии необходимо указать степень окисления меди. Название: оксид меди(I).

Ответ: оксид меди(I).

$KCl$

Это бинарное соединение, состоящее из одного атома калия ($K$) и одного атома хлора ($Cl$). Это соль, образованная металлом (калий) и неметаллом (хлор). Калий является щелочным металлом и всегда имеет постоянную степень окисления +1. Поэтому указывать его степень окисления в названии не требуется. Название образуется из аниона «хлорид» и катиона «калий». Название: хлорид калия.

Ответ: хлорид калия.

$SO_3$

Это соединение состоит из одного атома серы ($S$) и трех атомов кислорода ($O$). Это высший оксид серы. Сера в этом соединении проявляет свою высшую степень окисления, равную +6. Название образуется от слова «оксид» с приставкой «три-», указывающей на три атома кислорода, и названия элемента «сера». Также можно указать степень окисления серы. Название: триоксид серы или оксид серы(VI).

Ответ: триоксид серы или оксид серы(VI).