Страница 15 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

1-70. Составьте формулы веществ по валентностям элементов (если валентности не указаны над символом какого-либо элемента, то они постоянны для данного элемента):

VI II V

a) $MoO$, $SbO$, $MgO$, $CuCl$, $CuO$;

III IV V VII

б) $LiN$, $SO$, $PO$, $ClO$, $CaO$;

I IV II III

в) $BaI$, $MnO$, $AgO$, $FeO$, $PH$;

I IV VII III VI

г) $FeCl$, $SO$, $MnO$, $AlP$, $WO$.

а)

Для составления формул используем правило: произведение валентности элемента на его индекс в формуле должно быть одинаковым для всех элементов в соединении. Наименьшее общее кратное (НОК) валентностей помогает найти индексы.

• Соединение $MoO$: валентность молибдена ($Mo$) указана как VI, валентность кислорода ($O$) постоянна и равна II. Записываем валентности над элементами: $\stackrel{VI}{Mo} \stackrel{II}{O}$. НОК(6, 2) = 6. Индекс для $Mo$ = 6/6 = 1. Индекс для $O$ = 6/2 = 3. Формула: $MoO_3$.

• Соединение $SbO$: валентность сурьмы ($Sb$) указана как V, валентность кислорода ($O$) — II. Запись: $\stackrel{V}{Sb} \stackrel{II}{O}$. НОК(5, 2) = 10. Индекс для $Sb$ = 10/5 = 2. Индекс для $O$ = 10/2 = 5. Формула: $Sb_2O_5$.

• Соединение $MgO$: валентности не указаны, следовательно, они постоянны. Валентность магния ($Mg$) — II, кислорода ($O$) — II. Запись: $\stackrel{II}{Mg} \stackrel{II}{O}$. НОК(2, 2) = 2. Индексы для $Mg$ и $O$ равны 1. Формула: $MgO$.

• Соединение $CuCl$: валентность меди ($Cu$) указана как II, валентность хлора ($Cl$) в хлоридах постоянна и равна I. Запись: $\stackrel{II}{Cu} \stackrel{I}{Cl}$. НОК(2, 1) = 2. Индекс для $Cu$ = 2/2 = 1. Индекс для $Cl$ = 2/1 = 2. Формула: $CuCl_2$.

• Соединение $CuO$: валентность меди ($Cu$) указана как I, валентность кислорода ($O$) — II. Запись: $\stackrel{I}{Cu} \stackrel{II}{O}$. НОК(1, 2) = 2. Индекс для $Cu$ = 2/1 = 2. Индекс для $O$ = 2/2 = 1. Формула: $Cu_2O$.

Ответ: $MoO_3$, $Sb_2O_5$, $MgO$, $CuCl_2$, $Cu_2O$.

б)

• Соединение $LiN$: валентность азота ($N$) указана как III, валентность лития ($Li$) постоянна и равна I. Запись: $\stackrel{I}{Li} \stackrel{III}{N}$. НОК(1, 3) = 3. Индекс для $Li$ = 3/1 = 3. Индекс для $N$ = 3/3 = 1. Формула: $Li_3N$.

• Соединение $SO$: валентность серы ($S$) указана как IV, валентность кислорода ($O$) — II. Запись: $\stackrel{IV}{S} \stackrel{II}{O}$. НОК(4, 2) = 4. Индекс для $S$ = 4/4 = 1. Индекс для $O$ = 4/2 = 2. Формула: $SO_2$.

• Соединение $PO$: валентность фосфора ($P$) указана как V, валентность кислорода ($O$) — II. Запись: $\stackrel{V}{P} \stackrel{II}{O}$. НОК(5, 2) = 10. Индекс для $P$ = 10/5 = 2. Индекс для $O$ = 10/2 = 5. Формула: $P_2O_5$.

• Соединение $ClO$: валентность хлора ($Cl$) указана как VII, валентность кислорода ($O$) — II. Запись: $\stackrel{VII}{Cl} \stackrel{II}{O}$. НОК(7, 2) = 14. Индекс для $Cl$ = 14/7 = 2. Индекс для $O$ = 14/2 = 7. Формула: $Cl_2O_7$.

• Соединение $CaO$: валентности не указаны, следовательно, они постоянны. Валентность кальция ($Ca$) — II, кислорода ($O$) — II. Запись: $\stackrel{II}{Ca} \stackrel{II}{O}$. НОК(2, 2) = 2. Индексы для $Ca$ и $O$ равны 1. Формула: $CaO$.

Ответ: $Li_3N$, $SO_2$, $P_2O_5$, $Cl_2O_7$, $CaO$.

в)

• Соединение $BaI$: валентность йода ($I$) указана как I, валентность бария ($Ba$) постоянна и равна II. Запись: $\stackrel{II}{Ba} \stackrel{I}{I}$. НОК(2, 1) = 2. Индекс для $Ba$ = 2/2 = 1. Индекс для $I$ = 2/1 = 2. Формула: $BaI_2$.

• Соединение $MnO$: валентность марганца ($Mn$) указана как IV, валентность кислорода ($O$) — II. Запись: $\stackrel{IV}{Mn} \stackrel{II}{O}$. НОК(4, 2) = 4. Индекс для $Mn$ = 4/4 = 1. Индекс для $O$ = 4/2 = 2. Формула: $MnO_2$.

• Соединение $AgO$: валентности не указаны, значит они постоянны. Валентность серебра ($Ag$) — I, кислорода ($O$) — II. Запись: $\stackrel{I}{Ag} \stackrel{II}{O}$. НОК(1, 2) = 2. Индекс для $Ag$ = 2/1 = 2. Индекс для $O$ = 2/2 = 1. Формула: $Ag_2O$.

• Соединение $FeO$: валентность железа ($Fe$) указана как II, валентность кислорода ($O$) — II. Запись: $\stackrel{II}{Fe} \stackrel{II}{O}$. НОК(2, 2) = 2. Индексы для $Fe$ и $O$ равны 1. Формула: $FeO$.

• Соединение $PH$: валентность указана как III. В данном соединении (фосфин) валентность фосфора ($P$) равна III, а водорода ($H$) — I. Запись: $\stackrel{III}{P} \stackrel{I}{H}$. НОК(3, 1) = 3. Индекс для $P$ = 3/3 = 1. Индекс для $H$ = 3/1 = 3. Формула: $PH_3$.

Ответ: $BaI_2$, $MnO_2$, $Ag_2O$, $FeO$, $PH_3$.

г)

В этом пункте валентности (I, IV, VII, III, VI) относятся к первому элементу в каждой паре или элементу с переменной валентностью.

• Соединение $FeCl$: используем первую валентность из списка — I — для железа ($Fe$). Валентность хлора ($Cl$) — I. Запись: $\stackrel{I}{Fe} \stackrel{I}{Cl}$. НОК(1, 1) = 1. Индексы для $Fe$ и $Cl$ равны 1. Формула: $FeCl$.

• Соединение $SO$: используем валентность IV для серы ($S$). Валентность кислорода ($O$) — II. Запись: $\stackrel{IV}{S} \stackrel{II}{O}$. НОК(4, 2) = 4. Индекс для $S$ = 4/4 = 1. Индекс для $O$ = 4/2 = 2. Формула: $SO_2$.

• Соединение $MnO$: используем валентность VII для марганца ($Mn$). Валентность кислорода ($O$) — II. Запись: $\stackrel{VII}{Mn} \stackrel{II}{O}$. НОК(7, 2) = 14. Индекс для $Mn$ = 14/7 = 2. Индекс для $O$ = 14/2 = 7. Формула: $Mn_2O_7$.

• Соединение $AlP$: используем валентность III. Постоянная валентность алюминия ($Al$) — III. Валентность фосфора ($P$) в фосфидах также равна III. Запись: $\stackrel{III}{Al} \stackrel{III}{P}$. НОК(3, 3) = 3. Индексы для $Al$ и $P$ равны 1. Формула: $AlP$.

• Соединение $WO$: используем валентность VI для вольфрама ($W$). Валентность кислорода ($O$) — II. Запись: $\stackrel{VI}{W} \stackrel{II}{O}$. НОК(6, 2) = 6. Индекс для $W$ = 6/6 = 1. Индекс для $O$ = 6/2 = 3. Формула: $WO_3$.

Ответ: $FeCl$, $SO_2$, $Mn_2O_7$, $AlP$, $WO_3$.

1-71. Составьте формулы соединений элементов с постоянными валентностями: ми:

а) алюминия с кислородом,

б) лития с кислородом,

в) кислорода с фтором,

г) цинка с кислородом,

д) бора с фтором,

е) цинка с фтором.

Для составления химических формул бинарных соединений по валентности элементов необходимо сначала записать химические символы элементов и указать над ними их валентности римскими цифрами. Затем находится наименьшее общее кратное (НОК) для значений валентностей. Разделив НОК на валентность каждого элемента, получают соответствующий индекс (число атомов в формуле), который записывается арабской цифрой справа внизу от символа элемента (индекс 1 не пишется).

а) алюминия с кислородом

Валентность алюминия (Al) постоянна и равна III. Валентность кислорода (O) постоянна и равна II. Запишем символы элементов с их валентностями: $Al^{III}O^{II}$. Наименьшее общее кратное (НОК) для валентностей III (3) и II (2) равно 6. Находим индексы: для алюминия: $6 / 3 = 2$ для кислорода: $6 / 2 = 3$ Следовательно, формула соединения — $Al_2O_3$.

Ответ: $Al_2O_3$

б) лития с кислородом

Валентность лития (Li), как элемента I группы главной подгруппы, постоянна и равна I. Валентность кислорода (O) — II. Запишем: $Li^{I}O^{II}$. НОК для валентностей I (1) и II (2) равно 2. Находим индексы: для лития: $2 / 1 = 2$ для кислорода: $2 / 2 = 1$ Следовательно, формула соединения — $Li_2O$.

Ответ: $Li_2O$

в) кислорода с фтором

Фтор (F) — самый электроотрицательный элемент, его валентность всегда равна I. Валентность кислорода (O) равна II. В соединениях с фтором кислород проявляет положительную степень окисления, но для составления формулы по валентности мы используем абсолютные значения. При написании формулы на первое место ставится элемент с меньшей электроотрицательностью (в данном случае — кислород). Запишем: $O^{II}F^{I}$. НОК для валентностей II (2) и I (1) равно 2. Находим индексы: для кислорода: $2 / 2 = 1$ для фтора: $2 / 1 = 2$ Следовательно, формула соединения — $OF_2$.

Ответ: $OF_2$

г) цинка с кислородом

Валентность цинка (Zn) постоянна и равна II. Валентность кислорода (O) — II. Запишем: $Zn^{II}O^{II}$. НОК для валентностей II (2) и II (2) равно 2. Находим индексы: для цинка: $2 / 2 = 1$ для кислорода: $2 / 2 = 1$ Индексы равны 1, поэтому в формуле они не указываются. Следовательно, формула соединения — $ZnO$.

Ответ: $ZnO$

д) бора с фтором

Валентность бора (B) постоянна и равна III. Валентность фтора (F) постоянна и равна I. Запишем: $B^{III}F^{I}$. НОК для валентностей III (3) и I (1) равно 3. Находим индексы: для бора: $3 / 3 = 1$ для фтора: $3 / 1 = 3$ Следовательно, формула соединения — $BF_3$.

Ответ: $BF_3$

е) цинка с фтором

Валентность цинка (Zn) постоянна и равна II. Валентность фтора (F) постоянна и равна I. Запишем: $Zn^{II}F^{I}$. НОК для валентностей II (2) и I (1) равно 2. Находим индексы: для цинка: $2 / 2 = 1$ для фтора: $2 / 1 = 2$ Следовательно, формула соединения — $ZnF_2$.

Ответ: $ZnF_2$

1-72. Приведен ряд формул соединений некоторых элементов с хлором: $PbCl_2$, $AsCl_3$, $SbCl_5$, $SnCl_4$. Учитывая, что хлор в этих соединениях одновалентен, определите валентности элементов и составьте формулы их соединений с кислородом, в которых валентность этих элементов будет такая же, как и в соединениях с хлором.

Дано:

Ряд формул соединений: $PbCl_2, AsCl_3, SbCl_5, SnCl_4$.
Валентность хлора (Cl) в этих соединениях равна I.
Валентность кислорода (O) равна II.

Найти:

1. Валентности элементов Pb, As, Sb, Sn в данных соединениях.
2. Формулы их оксидов, в которых валентности этих элементов такие же.

Решение:

Для определения валентности элемента в бинарном соединении (состоящем из двух элементов) используется правило, согласно которому произведение валентности элемента на число его атомов в молекуле является величиной постоянной для обоих элементов в данном соединении. Зная, что валентность хлора (Cl) равна I, определим валентности Pb, As, Sb и Sn. Затем, зная, что валентность кислорода (O) обычно равна II, составим формулы соответствующих оксидов.

PbCl₂

Сначала определим валентность свинца (Pb). Пусть его валентность равна $x$. В молекуле $PbCl_2$ содержится один атом свинца и два атома хлора. Составим уравнение на основе правила валентности: $1 \cdot x = 2 \cdot I$. Отсюда $x = II$. Таким образом, валентность свинца в данном соединении равна II.

Теперь составим формулу оксида свинца, в котором свинец (Pb) проявляет валентность II, а кислород (O) — валентность II. Формула оксида имеет вид $Pb_nO_m$. Для нахождения индексов $n$ и $m$ воспользуемся правилом наименьшего общего кратного (НОК) валентностей: $НОК(II, II) = 2$. Индексы будут: для Pb $n = 2 / II = 1$; для O $m = 2 / II = 1$. Следовательно, формула оксида — $PbO$.

Ответ: Валентность Pb равна II, формула оксида — $PbO$.

AsCl₃

Определим валентность мышьяка (As). Пусть его валентность равна $x$. В молекуле $AsCl_3$ на один атом мышьяка приходится три атома хлора. Уравнение валентности: $1 \cdot x = 3 \cdot I$. Отсюда $x = III$. Валентность мышьяка равна III.

Составим формулу оксида мышьяка(III). Валентность As — III, валентность O — II. $НОК(III, II) = 6$. Индексы: для As $n = 6 / III = 2$; для O $m = 6 / II = 3$. Формула оксида — $As_2O_3$.

Ответ: Валентность As равна III, формула оксида — $As_2O_3$.

SbCl₅

Определим валентность сурьмы (Sb). Пусть ее валентность равна $x$. В молекуле $SbCl_5$ на один атом сурьмы приходится пять атомов хлора. Уравнение валентности: $1 \cdot x = 5 \cdot I$. Отсюда $x = V$. Валентность сурьмы равна V.

Составим формулу оксида сурьмы(V). Валентность Sb — V, валентность O — II. $НОК(V, II) = 10$. Индексы: для Sb $n = 10 / V = 2$; для O $m = 10 / II = 5$. Формула оксида — $Sb_2O_5$.

Ответ: Валентность Sb равна V, формула оксида — $Sb_2O_5$.

SnCl₄

Определим валентность олова (Sn). Пусть его валентность равна $x$. В молекуле $SnCl_4$ на один атом олова приходится четыре атома хлора. Уравнение валентности: $1 \cdot x = 4 \cdot I$. Отсюда $x = IV$. Валентность олова равна IV.

Составим формулу оксида олова(IV). Валентность Sn — IV, валентность O — II. $НОК(IV, II) = 4$. Индексы: для Sn $n = 4 / IV = 1$; для O $m = 4 / II = 2$. Формула оксида — $SnO_2$.

Ответ: Валентность Sn равна IV, формула оксида — $SnO_2$.

1-73. Дан ряд формул некоторых элементов соединений с фтором: $CuF_2$, $SF_6$, $PF_5$, $SiF_4$. Определите валентности элементов и составьте формулы их соединений с кислородом, в которых валентность этих элементов будет такая же, как и в соединениях с фтором.

Для решения этой задачи необходимо определить валентности элементов (кроме фтора) в предложенных соединениях, а затем, используя эти же валентности, составить формулы их оксидов.

Дано:

Ряд формул фторидов: $CuF_2$, $SF_6$, $PF_5$, $SiF_4$.

Найти:

1. Валентности элементов $Cu, S, P, Si$ в данных соединениях.

2. Формулы оксидов этих элементов, в которых они проявляют найденные валентности.

Решение:

Основной принцип для решения: фтор ($F$) в соединениях всегда проявляет валентность, равную I. Кислород ($O$) в оксидах почти всегда проявляет валентность II. В бинарном соединении произведение валентности одного элемента на число его атомов равно произведению валентности второго элемента на число его атомов.

$CuF_2$

1. Определим валентность меди ($Cu$). Валентность фтора ($F$) равна I. В молекуле $CuF_2$ на один атом меди приходится два атома фтора. Обозначим валентность меди как $x$.
$1 \cdot x = 2 \cdot I$
$x = II$
Следовательно, валентность меди в данном соединении равна II.

2. Составим формулу оксида меди, где медь имеет валентность II. Валентность кислорода ($O$) равна II. Формула будет иметь вид $Cu_aO_b$. Наименьшее общее кратное (НОК) для валентностей II и II равно 2.
Индекс для $Cu$: $a = НОК(II, II) / II = 2 / 2 = 1$.
Индекс для $O$: $b = НОК(II, II) / II = 2 / 2 = 1$.
Таким образом, формула оксида меди — $CuO$.

Ответ: валентность $Cu$ равна II, формула оксида — $CuO$.

$SF_6$

1. Определим валентность серы ($S$). Валентность фтора ($F$) равна I. В молекуле $SF_6$ на один атом серы приходится шесть атомов фтора. Обозначим валентность серы как $x$.
$1 \cdot x = 6 \cdot I$
$x = VI$
Следовательно, валентность серы в данном соединении равна VI.

2. Составим формулу оксида серы, где сера имеет валентность VI. Валентность кислорода ($O$) равна II. НОК для валентностей VI и II равно 6.
Индекс для $S$: $a = НОК(VI, II) / VI = 6 / 6 = 1$.
Индекс для $O$: $b = НОК(VI, II) / II = 6 / 2 = 3$.
Таким образом, формула оксида серы — $SO_3$.

Ответ: валентность $S$ равна VI, формула оксида — $SO_3$.

$PF_5$

1. Определим валентность фосфора ($P$). Валентность фтора ($F$) равна I. В молекуле $PF_5$ на один атом фосфора приходится пять атомов фтора. Обозначим валентность фосфора как $x$.
$1 \cdot x = 5 \cdot I$
$x = V$
Следовательно, валентность фосфора в данном соединении равна V.

2. Составим формулу оксида фосфора, где фосфор имеет валентность V. Валентность кислорода ($O$) равна II. НОК для валентностей V и II равно 10.
Индекс для $P$: $a = НОК(V, II) / V = 10 / 5 = 2$.
Индекс для $O$: $b = НОК(V, II) / II = 10 / 2 = 5$.
Таким образом, формула оксида фосфора — $P_2O_5$.

Ответ: валентность $P$ равна V, формула оксида — $P_2O_5$.

$SiF_4$

1. Определим валентность кремния ($Si$). Валентность фтора ($F$) равна I. В молекуле $SiF_4$ на один атом кремния приходится четыре атома фтора. Обозначим валентность кремния как $x$.
$1 \cdot x = 4 \cdot I$
$x = IV$
Следовательно, валентность кремния в данном соединении равна IV.

2. Составим формулу оксида кремния, где кремний имеет валентность IV. Валентность кислорода ($O$) равна II. НОК для валентностей IV и II равно 4.
Индекс для $Si$: $a = НОК(IV, II) / IV = 4 / 4 = 1$.
Индекс для $O$: $b = НОК(IV, II) / II = 4 / 2 = 2$.
Таким образом, формула оксида кремния — $SiO_2$.

Ответ: валентность $Si$ равна IV, формула оксида — $SiO_2$.

1-74. Приведите примеры соединений элементов с кислородом, в которых эти элементы имеют валентность:

а) II, IV, VI;

б) I, III, V.

Для решения этой задачи необходимо использовать понятие валентности и правила составления формул бинарных соединений (состоящих из двух элементов), в данном случае — оксидов. Валентность — это условная величина, характеризующая способность атома химического элемента образовывать определенное число химических связей. В оксидах валентность кислорода ($O$) практически всегда равна II.

Формула оксида для элемента (обозначим его как Э) с известной валентностью ($x$) составляется по следующему правилу: произведение валентности элемента на число его атомов ($n$) в молекуле должно быть равно произведению валентности кислорода на число его атомов ($m$). Это можно записать в виде уравнения: $x \cdot n = II \cdot m$. Индексы $n$ и $m$ в итоговой формуле $Э_nO_m$ являются наименьшими целыми числами, которые удовлетворяют этому равенству (соответствуют наименьшему общему кратному валентностей).

Приведем примеры оксидов, в которых элементы проявляют четные валентности II, IV и VI.

Для элемента с валентностью II уравнение валентного баланса выглядит как $II \cdot n = II \cdot m$. Наименьшие целые числа, удовлетворяющие этому равенству, — $n=1$ и $m=1$. Следовательно, общая формула такого оксида — $ЭO$. Примерами могут служить оксиды многих металлов II группы главной подгруппы (щелочноземельных) или побочных подгрупп. Например: оксид кальция $CaO$, оксид магния $MgO$, оксид цинка $ZnO$.

Для элемента с валентностью IV уравнение имеет вид $IV \cdot n = II \cdot m$, что можно упростить до $2 \cdot n = m$. Наименьшие целые числа для этого соотношения — $n=1$ и $m=2$. Таким образом, общая формула оксида — $ЭO_2$. Примеры включают оксиды неметаллов IV и VI групп или некоторых металлов: оксид углерода(IV) $CO_2$ (углекислый газ), оксид кремния(IV) $SiO_2$, оксид серы(IV) $SO_2$ (сернистый газ).

Для элемента с валентностью VI уравнение валентного баланса — $VI \cdot n = II \cdot m$, или $3 \cdot n = m$. Наименьшие целые числа — $n=1$ и $m=3$. Общая формула оксида — $ЭO_3$. Элементы VI группы, такие как сера, образуют такие оксиды. Также такую валентность могут проявлять некоторые переходные металлы. Примеры: оксид серы(VI) $SO_3$, оксид хрома(VI) $CrO_3$.

Ответ: Примеры соединений с кислородом, в которых элементы имеют валентность II, IV и VI соответственно: $CaO$ (оксид кальция), $CO_2$ (оксид углерода(IV)), $SO_3$ (оксид серы(VI)).

Приведем примеры оксидов, в которых элементы проявляют нечетные валентности I, III и V.

Для элемента с валентностью I уравнение выглядит как $I \cdot n = II \cdot m$. Наименьшие целые числа, удовлетворяющие этому равенству, — $n=2$ и $m=1$. Общая формула оксида — $Э_2O$. Примерами служат оксиды щелочных металлов (I группа, главная подгруппа) или одновалентной меди: оксид натрия $Na_2O$, оксид лития $Li_2O$, оксид меди(I) $Cu_2O$.

Для элемента с валентностью III уравнение имеет вид $III \cdot n = II \cdot m$. Наименьшее общее кратное для валентностей III и II равно VI. Отсюда находим наименьшие целые индексы: $n = VI / III = 2$ и $m = VI / II = 3$. Общая формула оксида — $Э_2O_3$. Примеры: оксид алюминия $Al_2O_3$, оксид железа(III) $Fe_2O_3$, оксид азота(III) $N_2O_3$.

Для элемента с валентностью V уравнение валентного баланса — $V \cdot n = II \cdot m$. Наименьшее общее кратное для V и II равно X. Отсюда $n = X / V = 2$ и $m = X / II = 5$. Общая формула оксида — $Э_2O_5$. Такую валентность проявляют элементы V группы. Примеры: оксид фосфора(V) $P_2O_5$, оксид азота(V) $N_2O_5$, оксид ванадия(V) $V_2O_5$.

Ответ: Примеры соединений с кислородом, в которых элементы имеют валентность I, III и V соответственно: $Na_2O$ (оксид натрия), $Al_2O_3$ (оксид алюминия), $P_2O_5$ (оксид фосфора(V)).