Страница 34 - гдз по химии 8 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

3. Химические элементы

c валентностью

одновалентны: элементы IA-группы, H, F;

двухвалентны: элементы IIA-группы, O;

трёхвалентны: B, Al

c валентностью

Cu $I$, $II$

Fe $II$, $III$

S $II$, $IV$, $VI$

Cl $I$, $III$, $V$, $VII$

N $I$, $II$, $III$, $IV$

C $II$, $IV$

P $III$, $V$

Si $II$, $IV$

На схеме химические элементы классифицированы по характеру их валентности. Задание заключается в заполнении пропусков в названиях двух основных групп.

с постоянной валентностью

В левой части схемы представлены элементы, которые в большинстве своих соединений проявляют одно и то же значение валентности. Это свойство называется постоянной валентностью. Следовательно, в пустые ячейки необходимо вписать слово «постоянной». В эту группу входят:

одновалентны: элементы IA-группы (Li, Na, K и др.), H (водород), F (фтор);

двухвалентны: элементы IIA-группы (Be, Mg, Ca и др.), O (кислород);

трёхвалентны: B (бор), Al (алюминий).

Ответ: постоянной.

с переменной валентностью

В правой части схемы сгруппированы элементы, способные проявлять разные значения валентности в зависимости от химического соединения, в которое они входят. Это свойство называется переменной валентностью. Следовательно, в пустые ячейки необходимо вписать слово «переменной». В эту группу входят:

Cu (I, II), Fe (II, III), S (II, IV, VI), Cl (I, III, V, VII), N (I, II, III, IV), C (II, IV), P (III, V), Si (II, IV).

Ответ: переменной.

4. Составьте формулы соединений трёхвалентного азота со следующими металлами: а) Na; б) Ca; в) Al.

Действие

Примеры а) б) в)

1. Запишите рядом знаки элементов

2. Над знаками римскими цифрами укажите валентности элементов

3. Найдите наименьшее общее кратное двух числовых значений валентности

4. Определите индексы (т. е. __________), разделив наименьшее общее кратное на числовые валентности каждого элемента

Расположите данные соединения азота в порядке возрастания их $M_r$:

а) $M_r($ $)$ = __________

б) $M_r($ $)$ = __________

в) $M_r($ $)$ = __________

Ответ: __________

Для решения задачи сначала необходимо составить химические формулы соединений трёхвалентного азота с указанными металлами. Для этого воспользуемся правилом составления формул по валентности.

По условию, валентность азота (N) равна III.

Валентности металлов как элементов главных подгрупп постоянны и равны номеру группы в Периодической системе:

• Натрий (Na) находится в I группе, его валентность I.
• Кальций (Ca) находится во II группе, его валентность II.
• Алюминий (Al) находится в III группе, его валентность III.

Алгоритм составления формулы бинарного соединения:

1. Записать символы элементов рядом. Традиционно первым пишется металл.

2. Указать над символами их валентности римскими цифрами.

3. Найти наименьшее общее кратное (НОК) для значений валентностей.

4. Разделить НОК на валентность каждого элемента, чтобы найти индексы (количество атомов).

Применяя этот алгоритм, получаем формулы:

• Na и N: $Na^{I}N^{III}$. НОК(1, 3) = 3. Индекс для Na: $3/1 = 3$. Индекс для N: $3/3 = 1$. Формула: $Na_3N$ (нитрид натрия).
• Ca и N: $Ca^{II}N^{III}$. НОК(2, 3) = 6. Индекс для Ca: $6/2 = 3$. Индекс для N: $6/3 = 2$. Формула: $Ca_3N_2$ (нитрид кальция).
• Al и N: $Al^{III}N^{III}$. НОК(3, 3) = 3. Индекс для Al: $3/3 = 1$. Индекс для N: $3/3 = 1$. Формула: $AlN$ (нитрид алюминия).

Далее необходимо рассчитать относительные молекулярные массы ($M_r$) для этих соединений и расположить их в порядке возрастания масс.

Дано:

Соединения: $Na_3N$, $Ca_3N_2$, $AlN$.

Относительные атомные массы ($A_r$), округленные до целых чисел:

$A_r(Na) = 23$

$A_r(Ca) = 40$

$A_r(Al) = 27$

$A_r(N) = 14$

Найти:

$M_r(Na_3N)$, $M_r(Ca_3N_2)$, $M_r(AlN)$ и расположить соединения в порядке возрастания их $M_r$.

Решение:

Относительная молекулярная масса вещества равна сумме относительных атомных масс всех атомов, входящих в состав его формульной единицы.

а) Рассчитаем относительную молекулярную массу для нитрида натрия $Na_3N$:

$M_r(Na_3N) = 3 \cdot A_r(Na) + 1 \cdot A_r(N) = 3 \cdot 23 + 14 = 69 + 14 = 83$.

Ответ: $M_r(Na_3N) = 83$.

б) Рассчитаем относительную молекулярную массу для нитрида кальция $Ca_3N_2$:

$M_r(Ca_3N_2) = 3 \cdot A_r(Ca) + 2 \cdot A_r(N) = 3 \cdot 40 + 2 \cdot 14 = 120 + 28 = 148$.

Ответ: $M_r(Ca_3N_2) = 148$.

в) Рассчитаем относительную молекулярную массу для нитрида алюминия $AlN$:

$M_r(AlN) = 1 \cdot A_r(Al) + 1 \cdot A_r(N) = 27 + 14 = 41$.

Ответ: $M_r(AlN) = 41$.

Теперь расположим данные соединения в порядке возрастания их относительных молекулярных масс ($M_r$):

$M_r(AlN) = 41$

$M_r(Na_3N) = 83$

$M_r(Ca_3N_2) = 148$

Таким образом, ряд соединений выглядит следующим образом: $AlN, Na_3N, Ca_3N_2$.

Ответ: $AlN, Na_3N, Ca_3N_2$.

5. Составьте формулы сульфатов — соединений с двухвалентной группой атомов $SO_4$ — следующих металлов: а) K; б) Mg; в) Al.

Действие

Примеры

1. Запишите рядом знаки элементов

а)

б)

в)

2. Над знаками римскими цифрами укажите валентности элементов

а)

б)

в)

3. Найдите наименьшее общее кратное двух числовых значений валентности

а)

б)

в)

4. Определите индексы, разделив наименьшее общее кратное на числовые валентности каждого элемента

а)

б)

в)

Расположите данные сульфаты в порядке возрастания их $M_r$:

а) $M_r$( ) =

б) $M_r$( ) =

в) $M_r$( ) =

Ответ:

Сначала составим химические формулы сульфатов для каждого из указанных металлов, используя их валентности и валентность сульфатной группы $SO_4$, которая равна II.

а) Сульфат калия (K)
Калий (K) — это щелочной металл, находится в IА группе, поэтому его валентность постоянна и равна I. Валентность сульфатной группы $SO_4$ равна II. Запишем валентности над символами: $\overset{\text{I}}{\text{K}} \overset{\text{II}}{\text{SO}_4}$.
Находим наименьшее общее кратное (НОК) для числовых значений валентностей: НОК(1, 2) = 2.
Определяем индексы, разделив НОК на валентность каждого компонента: для калия индекс будет $2 \div 1 = 2$, а для группы $SO_4$ — $2 \div 2 = 1$.
Итоговая формула: $K_2SO_4$.

б) Сульфат магния (Mg)
Магний (Mg) — это щелочноземельный металл, находится во IIА группе, его валентность постоянна и равна II. Валентность группы $SO_4$ также равна II. Запишем валентности: $\overset{\text{II}}{\text{Mg}} \overset{\text{II}}{\text{SO}_4}$.
НОК для валентностей (2 и 2) равно 2.
Определяем индексы: для магния $2 \div 2 = 1$, для группы $SO_4$ $2 \div 2 = 1$. Индексы, равные единице, в химических формулах не указываются.
Итоговая формула: $MgSO_4$.

в) Сульфат алюминия (Al)
Алюминий (Al) находится в IIIА группе, его валентность постоянна и равна III. Валентность группы $SO_4$ равна II. Запишем валентности: $\overset{\text{III}}{\text{Al}} \overset{\text{II}}{\text{SO}_4}$.
НОК для валентностей (3 и 2) равно 6.
Определяем индексы: для алюминия $6 \div 3 = 2$, для группы $SO_4$ $6 \div 2 = 3$. Поскольку индекс у группы атомов $SO_4$ больше единицы, её необходимо взять в скобки.
Итоговая формула: $Al_2(SO_4)_3$.

Теперь, когда формулы составлены, расположим данные сульфаты в порядке возрастания их относительных молекулярных масс ($M_r$). Для этого проведем необходимые вычисления.

Дано:
Формулы соединений: $K_2SO_4$, $MgSO_4$, $Al_2(SO_4)_3$.
Относительные атомные массы элементов (округленные):
$A_r(K) = 39$
$A_r(Mg) = 24$
$A_r(Al) = 27$
$A_r(S) = 32$
$A_r(O) = 16$

Найти:
$M_r(K_2SO_4)$, $M_r(MgSO_4)$, $M_r(Al_2(SO_4)_3)$.
Расположить сульфаты в порядке возрастания их $M_r$.

Решение:
Относительная молекулярная масса ($M_r$) вещества — это безразмерная величина, равная сумме относительных атомных масс всех атомов, входящих в состав его формульной единицы.
а) $M_r(K_2SO_4) = 2 \cdot A_r(K) + A_r(S) + 4 \cdot A_r(O) = 2 \cdot 39 + 32 + 4 \cdot 16 = 78 + 32 + 64 = 174$.
б) $M_r(MgSO_4) = A_r(Mg) + A_r(S) + 4 \cdot A_r(O) = 24 + 32 + 4 \cdot 16 = 56 + 64 = 120$.
в) $M_r(Al_2(SO_4)_3) = 2 \cdot A_r(Al) + 3 \cdot (A_r(S) + 4 \cdot A_r(O)) = 2 \cdot 27 + 3 \cdot (32 + 16 \cdot 4) = 54 + 3 \cdot (32 + 64) = 54 + 3 \cdot 96 = 54 + 288 = 342$.

Заполним строки в соответствии с заданием:

а) $M_r(K_2SO_4) = 174$

б) $M_r(MgSO_4) = 120$

в) $M_r(Al_2(SO_4)_3) = 342$

Сравнивая полученные значения масс ($120 < 174 < 342$), располагаем сульфаты в порядке возрастания их $M_r$.

Ответ: $MgSO_4, K_2SO_4, Al_2(SO_4)_3$.