Номер 5, страница 234 - гдз по химии 9 класс учебник Еремин, Кузьменко

5. Препарат, который вы видите на фотографии (рис. 123), был синтезирован в Московском университете в 1867 г. Запишите истинную и простейшую формулу соединения, если известно, что оно содержит 10,9% фосфора и 89,1% иода по массе, а его молярная масса равна 570 г/моль. Назовите вещество, определите тип связи в молекуле. Изобразите структурную формулу соединения, зная, что все связи в нём одинарные.

Рис. 123. Препарат, полученный в Московском университете

Рис. 124. Нитевидные кристаллы никеля, полученные в МГУ в 2008 г.

Дано:

Массовая доля фосфора $\omega(P) = 10,9\% = 0,109$

Массовая доля иода $\omega(I) = 89,1\% = 0,891$

Молярная масса соединения $M(P_xI_y) = 570 \text{ г/моль}$

Найти:

Простейшую и истинную формулы, название вещества, тип связи в молекуле, структурную формулу соединения.

Решение:

Запишите истинную и простейшую формулу соединения

1. Сначала определим простейшую (эмпирическую) формулу вещества. Для этого найдем соотношение количеств вещества (молей) фосфора и иода. Допустим, у нас есть 100 г соединения, тогда масса фосфора и иода в нём будет:

$m(P) = 100 \text{ г} \cdot 0,109 = 10,9 \text{ г}$

$m(I) = 100 \text{ г} \cdot 0,891 = 89,1 \text{ г}$

Используя молярные массы элементов ($A_r(P) \approx 31 \text{ г/моль}$, $A_r(I) \approx 127 \text{ г/моль}$), вычислим количество вещества каждого элемента:

$n(P) = \frac{m(P)}{A_r(P)} = \frac{10,9 \text{ г}}{31 \text{ г/моль}} \approx 0,352 \text{ моль}$

$n(I) = \frac{m(I)}{A_r(I)} = \frac{89,1 \text{ г}}{127 \text{ г/моль}} \approx 0,702 \text{ моль}$

Найдем соотношение атомов в формуле, разделив полученные количества вещества на наименьшее из них (0,352 моль):

$x : y = n(P) : n(I) = 0,352 : 0,702 \approx \frac{0,352}{0,352} : \frac{0,702}{0,352} \approx 1 : 1,99 \approx 1 : 2$

Таким образом, простейшая формула соединения — $PI_2$.

2. Теперь определим истинную (молекулярную) формулу. Вычислим молярную массу, соответствующую простейшей формуле:

$M(PI_2) = A_r(P) + 2 \cdot A_r(I) = 31 + 2 \cdot 127 = 285 \text{ г/моль}$

Сравним вычисленную молярную массу с истинной молярной массой, данной в условии:

$N = \frac{M(\text{истинная})}{M(PI_2)} = \frac{570 \text{ г/моль}}{285 \text{ г/моль}} = 2$

Коэффициент N показывает, во сколько раз истинная формула "больше" простейшей. Умножим индексы в простейшей формуле на 2: $(PI_2)_2 = P_2I_4$.

Ответ: Простейшая формула — $PI_2$, истинная формула — $P_2I_4$.

Назовите вещество, определите тип связи в молекуле

Вещество с формулой $P_2I_4$ является бинарным соединением, состоящим из двух неметаллов. Его систематическое название — тетраиодид дифосфора.

Связь в молекуле образована атомами неметаллов: фосфора и иода. В молекуле $P_2I_4$ присутствуют два типа ковалентной связи:

1. Связь между двумя одинаковыми атомами фосфора (P–P) является ковалентной неполярной.

2. Связь между атомами фосфора и иода (P–I) является ковалентной полярной, так как электроотрицательности этих элементов различны (ЭО(P) ≈ 2,19, ЭО(I) ≈ 2,66).

Ответ: Название вещества — тетраиодид дифосфора. Тип связи в молекуле — ковалентная (полярная и неполярная).

Изобразите структурную формулу соединения, зная, что все связи в нём одинарные

Исходя из молекулярной формулы $P_2I_4$ и условия, что все связи в молекуле одинарные, наиболее вероятной структурой является та, в которой два атома фосфора соединены между собой, и к каждому атому фосфора присоединено по два атома иода. В такой структуре валентность фосфора равна III, а иода — I, что соответствует их типичным валентностям.

Структурная формула выглядит следующим образом:

I I

| |

I—P—P—I

Ответ: Структурная формула соединения:

I I

| |

I—P—P—I