ответить на задания используя текст 8. валентность Молекула водорода Н2 состоит из двух атомов водорода, молекула хлоро- водорода HCl - из одного атома водорода и одного атома…
Ответить на задания используя текст 8. валентность Молекула водорода Н2 состоит из двух атомов водорода, молекула хлоро- водорода HCl - из одного атома водорода и одного атома хлора, в молекуле воды Н2О с одним атомом кислорода связаны два атома водорода, в молекуле аммиака NH3 с одним атомом азота связаны три атома водорода, а в молекуле метана СН4 с одним атомом углерода - четыре атома водорода. Почему так, а не иначе? В 1799 г. французский химик Ж. Л. Пруст сформулировал закон постоянства состава веществ молекулярного строения. Состав вещества независимо от способа его получения всегда остаётся постоянным. В соответствии с этим законом каждое вещество молекулярного строения имеет только одну формулу: водород - H2, вода - H2О, аммиак - NH3, метан - СН4. Конечно, атомы химических элементов соединяются в молекулы не произвольно, а в строгом соответствии с особым свойством, которое называется валентностью. Валентность - это свойство атомов одного химического элемента соединяться со строго определённым числом атомов другого элемента. За единицу валентности принята валентность атома водорода. Следовательно, атом водорода способен соединяться только с одним атомом водорода или другого химического элемента. Значит, валентность химического элемента в соединении определяется числом связанных с ним атомов водорода. Это наглядноСкачан с material100.tilda.ws отражает структурная формула вещества, в которой каждая валентность обозначена чёрточкой - валентным штрихом: молекула водорода Н2, или Н- Н (водород одновалентен) молекула воды H2О, или (кислород двухвалентен) H H- N- H молекула аммиака NH3, или (азот трёхвалентен) H H | молекула метана СН4, или Н - С - Н (углерод четырёхвалентен) H Из структурной формулы видно также, какие атомы связаны друг с другом, а какие нет. Образуя молекулы, атомы должны соединяться та ким образом, чтобы все их валентности были задействованы. Например, атом четырёхвалентного углерода и два атома двухвалентного кислорода смогут образовать молекулу углекислого газа СО2 только так: O=C=0 Валентность одних химических элементов во всех соединениях одинаковая (постоянная), валентность других - разная (переменная). Например, у атома водорода она всегда равна I (валентность обозначается римской цифрой), у атома кислорода - II, у атома меди - I и II, у атома железа II и III (схема 3). Жозеф Луи Пруст (1754-1826) Схема 3 Химические элементы с постоянной валентностью с переменной валентностью одновалентны: H, F, Li, Na, K Cu I, II N I, II, III, IV двухвалентны: О, Mg, Са, Ва Fe II, III C II, IV трёхвалентны: B, Al S II, IV,VI P III, V CI I, III, V, VII Si II, IV Рассмотрим алгоритм составления формул бинарных соединений (т. е. соединений, состоящих из двух элементов) по валентности элементов на примере соединений фосфора (табл. 4). 43Скачан с material100.tilda. ws Таблица 4 Алгоритм составления формул соединений по валентности Действие Примеры 1. Запишем рядом символы элементов P CI P O 2. Над символом каждого элемента римской цифрой укажем его валентность III P CI V II P O 3. Найдём наименьшее общее кратное двух числовых значений валентности 3 10 4. Определим индексы (т. е. число атомов каждого элемента в формуле данного вещества), разделив наименьшее общее кратное на числовые значения валентности каждого элемента У фосфора индекс 1, у хлора - 3: PCl3 У фосфора индекс 2, у кислорода - 5: P2O5 Примечание: индекс 1 в формуле не записывают! Справедливо и обратное: если в формуле бинарного соединения известна валентность одного элемента, то можно определить валентность другого. Определим валентность азота в соединении NO2 (табл. 5) Таблица 5 Алгоритм определения валентности элемента по его формуле Действие Пример 1. Над символом элемента, валентность которого постоянна, укажем её значение. Валентность кислорода всегда равна II II NO2 2. Определим общее число валентностей кислорода, умножив значение его валентности на индекс 2 • 2 4 3. Общее число валентностей разделим на индекс второго элемента (азота). Полученное число - его валентность 4 : 1 " 4. Запишем значение валентности над символом азота в формуле IVII NO2 Как же образуются названия бинарных соединений и как отражено в названии значение валентности? Сначала произносится сокращённое латинское название второго элемента с суффиксом -ид, а затем - русское название первого элемента в родительном падеже. К названию соединения, образованного элементом с переменной ва лентностью, добавляется в скобках значение валентности. Например: 44Скачан с material100.tilda. ws CaCl2 - хлорид кальция N2O - оксид азота(I) N2O3 - оксид азота(III) PCl5 - хлорид фосфора(V) Понятие валентности применимо и к соединениям более сложного соста ва. В этом случае она относится не к одному, а к группе атомов. Например, в фосфорной кислоте H3PO4 валентность группы атомов PO4 (кислотный остаток) равна трём, так как эта группа соединена с тремя атомами водорода. Такое значение валентности кислотный остаток РО4 будет иметь и в формулах всех других соединений. Например, запишем формулу фосфата кальция (табл. 6). Таблица 6 Действие Пример 1. Запишем рядом символы кальция и формулу группы атомов кислотного остатка CaPO4 2. Над символом кальция и группой атомов римскими цифрами укажем их валентности II III CaPO4 3. Найдём наименьшее общее кратное двух числовых значений валентности 6 4. Определим индексы У кальция индекс 2, у группы атомов кислотного остатка - 3: Ca3(PO4)2 Примечание: если группа атомов повторяется в формуле два и более раз, то её заключают в скобки. Валентность. Структурная формула. Химические элементы с постоянной и переменной валентностью. Вывод формулы соединения по валентности. Определение валентности химического элемента по формуле вещества. Составление названий бинарных соединений Задания 1. Используя схему 3, запишите четыре формулы оксидов хлора - бинарных соединений хлора с кислородом. 2. Железо образует с серой два соединения. Используя схему 3, составьте фор - мулы этих соединений и дайте их названия. Определите массовую долю железа в каждом соединении. 3. Запишите формулы оксидов углерода(II) и (IV). Рассчитайте массовые доли эле - ментов в них и дайте названия соединений. 4. Назовите вещества, формулы которых: PCI3, SO2, CS2, Cu2O, KCI, SO3. 45Скачан с material100 tilda.ws Примените свои знания 5. Запишите формулы сульфатов калия, магния и алюминия, если сульфаты - это соединения металла с остатком серной кислоты H2SO4. 6. Запишите формулы гидроксидов натрия, железа(II) и железа(III), если гидрокси - ды - это соединения, содержащие атомы металла и одновалентные гидроксильные группы -ОН.
Ниже решения задач по валентности и составлению формул, с пошаговыми объяснениями и названиями. Я ориентируюсь на школьный уровень и схему 3 (валентности элементов).
- Назовите четыре формулы оксидов хлора (Cl–O), бинарные соединения хлора с кислородом Подсказка: кислород имеет валентность II. Для бинарного соединения ClxOy сумма валентностей должна быть нулевой: x·V(Cl) = 2y.
- Cl2O: пусть каждый хлор имеет валентность I (I = 1), тогда 2·1 = 2·1, получаем Cl2O. Формула: Cl2O. Название по схеме: оксид хлора(I) (или диоксид хлория — разговорное название реже встречается; в рамках задачи используйте схема: Cl2O — хлорид? здесь оксид). Привожу формулировку в привычной форме: dioxide хлора? Лучше оставить как формулу: Cl2O; валентность хлора I.
- ClO2: один атом хлора, кислорода два, 1·V = 2·2 → V = 4. Значит хлор в ClO2 имеет валентность IV. Формула: ClO2.
- Cl2O3: две молекулы Cl и три кислорода: 2·V = 2·3·? Нужная V: 2V = 6 → V = 3. Значит валентность хлора III. Формула: Cl2O3.
- Cl2O5: 2V = 2·5 = 10 → V = 5. Значит валентность хлора V. Формула: Cl2O5.
Итого четыре формулы (примерно по схеме 3): Cl2O (Cl – I), ClO2 (Cl – IV), Cl2O3 (Cl – III), Cl2O5 (Cl – V).
- Железо образует с серой два соединения. По схеме 3 составьте формулы, названия и массовые доли Fe в них Возможные бинарные сульфиды железа с двумя различными валентностями железа: FeS (Fe^II) и Fe2S3 (Fe^III).
FeS • Формула: FeS (железо(II) сульфид). • Массовая доля железа: M(FeS) = 55,85 + 32,07 ≈ 87,92 г/моль. DFe = 55,85 / 87,92 ≈ 0,635 → примерно 63,5%.
Fe2S3 • Формула: Fe2S3 (железо(III) сульфид). • Массовая доля железа: M(Fe2S3) = 2·55,85 + 3·32,07 ≈ 207,89 г/моль. DFe = (2·55,85) / 207,89 ≈ 111,70 / 207,89 ≈ 0,538 → примерно 53,8%.
- Запишите формулы оксидов углерода(II) и (IV). Рассчитайте массовые доли элементов и названия соединений Оксиды углерода:
CO (оксид углерода(II); моноксид углерода) • Маса моля: М(CO) = 12,01 + 16,00 ≈ 28,01 г/моль. • Массовая доля C: 12,01 / 28,01 ≈ 0,429 → 42,9%. • Массовая доля O: 16,00 / 28,01 ≈ 0,571 → 57,1%.
CO2 (оксид углерода(IV); диоксид углерода) • Маса моля: М(CO2) = 12,01 + 2·16,00 = 44,01 г/моль. • Массовая доля C: 12,01 / 44,01 ≈ 0,273 → 27,3%. • Массовая доля O: (2·16,00) / 44,01 ≈ 0,727 → 72,7%.
Названия:
- CO — оксисд углерода(II) (моноксид углерода).
- CO2 — оксид углерода(IV) (диоксид углерода).
- Назовите вещества по формулам: PCI3, SO2, CS2, Cu2O, KCI, SO3 Замечание по формированию названий: в примерах выше вторым элементом является неметалл; для бинарных соединений чаще всего употребляют публикацию типа «Xид Y». Ниже приводлю привычные названия на русском языке (варианты, соответствующие схеме 3, где указывается валентность там, где она изменяема).
PCl3 • Название: хлорид фосфора(III) (или трихлорид фосфора).
SO2 • Название: оксид серы(IV) (или диоксид серы).
CS2 • Название: дисульфид углерода (иногда говорят «углерод дисульфид»). Это бинарное соединение углерода и серы.
Cu2O • Название: оксид меди(I) (или оксид меди(I)).
KCl • Название: хлорид калия.
SO3 • Название: оксид серы(VI) (или трийоксид серы).
- Запишите формулы сульфатов калия, магния и алюминия Сульфат — это соль, в которой остаток серной кислоты SO4^2–. Подбор к катиону идёт по правилу зарядов так, чтобы сумма была нулевой.
Калий сульфат: K2SO4 • Пояснение: K имеет заряд +1. Чтобы компенсировать SO4^2–, нужно два катиона K+, дающих +2, что балансирует с SO4^2–. Формула: K2SO4.
Магний сульфат: MgSO4 • Пояснение: Mg имеет заряд +2; одна часть SO4^2– компенсирует его. Формула: MgSO4.
Алюминий сульфат: Al2(SO4)3 • Пояснение: Al имеет заряд +3. Нужно два катиона Al^3+ и три модуля SO4^2–: 2·(+3) = +6, 3·(-2) = -6. Формула: Al2(SO4)3.
- Запишите формулы гидроксидов натрия, железа(II) и железа(III) Гидроксиды состоят из металла и OH–.
- Натрий гидроксид: NaOH
- Железа(II) гидроксид: Fe(OH)2
- Железа(III) гидроксид: Fe(OH)3
Если нужны пояснения по любому пункту — могу рассчитать детальные шаги или привести альтернативные названия.
