Условие задачи
Составьте формулы веществ по валентностям элементов (если валентности не указаны над символом какого-либо элемента, то они постоянны для данного элемента):а) MoVIOII, SbVO, MgO, CuIIClI, CuIO;б) LiNIII, SIVO, PVO, ClVIIO, CaO;в) BaII, MnIVO, AgO, FeIIO, PIIIH;г) FeClI, SIVO, MnVIIO, AlPIII, WVIO.
Решение
Ниже приведём подробное решение задачи по химии – составлению формул веществ на основе известных валентностей элементов. В данной задаче для элементов, над которыми не записана валентность в виде римской цифры, следует использовать их «постоянные» (характерные) значения (например, O всегда –2, Mg всегда +2, Ca +2, Al +3 и т. д.). Для элементов, у которых может быть несколько значений, указывают число в римской записи, которое соответствует именно тому значению, используемому в данном соединении. При составлении формулы необходимо добиться нейтральности вещества, подбирая наименьшие целые коэффициенты.
Ниже приведём расчёты для каждого пункта.
─────────────────────────────
А) Даны:
1. MoVIOII
2. SbVO
3. MgO
4. CuIIClI
5. CuIO
1. MoVIOII
– Здесь над Mo указано VI, значит молибден находится в степени +6, а для кислорода (O) валентность постоянная –2. Обозначим формулу как MoOₓ. Для нейтральности должно выполняться:
(1 × +6) + (x × (–2)) = 0 ⟹ +6 – 2x = 0 ⟹ x = 3.
Ответ: MoO₃.
2. SbVO
– Над Sb указан V → Sb находится в степени +5, а кислород O имеет –2. Пусть формула – SbₓOᵧ, тогда
x·(+5) + y·(–2) = 0.
Подбираем наименьшие целые числа: x = 2, y = 5, так что
2·(+5) + 5·(–2) = +10 –10 = 0.
Ответ: Sb₂O₅.
3. MgO
– Магний имеет постоянный заряд +2, кислород –2. Соотношение 1:1 даёт нейтральное вещество.
Ответ: MgO.
4. CuIIClI
– Над Cu указан II, значит медь имеет +2; над Cl указан I (хлор всегда –1). Пусть формула – CuClₓ. Для нейтральности:
(+2) + x·(–1) = 0 ⟹ x = 2.
Ответ: CuCl₂.
5. CuIO
– Здесь Cu сопровождается рим. цифрой I → медь в степени +1; кислород –2. Пусть формула – CuₓO. Баланс:
x·(+1) + (–2) = 0 ⟹ x = 2.
Ответ: Cu₂O.
─────────────────────────────
Б) Даны:
1. LiNIII
2. SIVO
3. PVO
4. ClVIIO
5. CaO
1. LiNIII
– Для лития (Li) заряд постоянный +1; над N указан символ с римской цифрой III. Поскольку элемент – неметалл (азот), его «валентность» следует считать по правилу аварийного кислотно-основного характера (в нитридах азота обычно –3). Таким образом, N имеет заряд –3. Пусть формула – LiₓN, тогда
x·(+1) + (–3) = 0 ⟹ x = 3.
Ответ: Li₃N.
2. SIVO
– Над S стоит IV → сера имеет +4; O –2. Пусть соединение – SOᵧ:
(+4) + y·(–2) = 0 ⟹ y = 2.
Ответ: SO₂.
3. PVO
– Над P указан V → фосфор в степени +5; кислород –2. Для формулы PₓOᵧ:
x·(+5) + y·(–2) = 0.
Наименьшие числа: x = 2, y = 5, так что
2·(+5) + 5·(–2) = +10 –10 = 0.
Ответ: P₂O₅.
4. ClVIIO
– Над Cl указан VII → хлор принимает «валентность» 7; кислород –2. Пусть формула – ClₓOᵧ:
x·(+7) + y·(–2) = 0.
Наименьшее решение: x = 2, y = 7, т.к.
2·(+7) + 7·(–2) = +14 –14 = 0.
Ответ: Cl₂O₇.
5. CaO
– Кальций имеет постоянный заряд +2, кислород –2, отношение 1:1.
Ответ: CaO.
─────────────────────────────
В) Даны:
1. BaII
2. MnIVO
3. AgO
4. FeIIO
5. PIIIH
Здесь для каждого вещества один из элементов указан с рим. цифрой, а другой (составная часть) – имеет постоянное значение.
1. BaII
– Над Ba указан II → барий имеет +2; поскольку второй элемент не прописан, используем типичный для щёлочноземельных металлов оксид, где окиген (O) имеет –2. Баланс:
(+2) + (–2) = 0.
Ответ: BaO.
2. MnIVO
– Над Mn указан IV → марганец имеет +4; O всегда –2. Пусть формула – MnOᵧ:
(+4) + y·(–2) = 0 ⟹ y = 2.
Ответ: MnO₂.
3. AgO
– Для серебра (Ag) валентность не указана, поэтому берём его постоянное значение +1; кислород –2. Пусть формула – AgₓO, тогда
x·(+1) + (–2) = 0 ⟹ x = 2.
Ответ: Ag₂O.
4. FeIIO
– Над Fe указан II → железо имеет +2; O –2. Баланс:
(+2) + (–2) = 0, значит
Ответ: FeO.
5. PIIIH
– Над P указан III; для неметаллов (P) принято, что валентность записывают по модулю, а заряд берут с противоположным знаком, то есть фосфор здесь будет –3. Гидроген (H) имеет постоянный заряд +1. Пусть формула – PHᵧ:
(–3) + y·(+1) = 0 ⟹ y = 3.
Ответ: PH₃.
─────────────────────────────
Г) Даны:
1. FeClI
2. SIVO
3. MnVIIO
4. AlPIII
5. WVIO
Разберём каждое вещество. Здесь цифры записаны непосредственно над соответствующими символами.
1. FeClI
– Обратите внимание, что римская цифра I написана над Cl, значит для хлора явно указывают валентность I (обычно Cl в соединениях имеет –1). Для железа (Fe) числовая отметка не дана; поскольку железо имеет переменный заряд, его принято определять по условию нейтральности соединения. Обычно наиболее типичным хлоридом железа является железный(III) хлорид, так как FeCl₃ широко известен. Проверим: если Fe будет в степени +3 (при отсутствии индикации – считаем, что для Fe выбирают типичное значение +3 в хлоридах), то заряд: (+3) + 3·(–1) = 0.
Ответ: FeCl₃.
2. SIVO
– Как и в пункте Б2, сера с IV → +4, кислород –2:
(+4) + 2·(–2) = 0.
Ответ: SO₂.
3. MnVIIO
– Над Mn указан VII → марганец имеет +7; кислород –2. Пусть формула – MnₓOᵧ:
x·(+7) + y·(–2) = 0.
Минимальное целое решение: x = 2, y = 7, т.е.
2·(+7) + 7·(–2) = +14 –14 = 0.
Ответ: Mn₂O₇.
4. AlPIII
– Над P указан III → для фосфора (P) запишем –3 (так как P – неметалл, постоянное значение в фосфидах – 3); алюминий (Al) имеет постоянную валентность +3. Баланс: (+3) + (–3) = 0, получаем соотношение 1 : 1.
Ответ: AlP.
5. WVIO
– Над W (вольфрам) указан VI → W имеет +6; кислород –2. Для формулы WOᵧ:
(+6) + y·(–2) = 0 ⟹ y = 3.
Ответ: WO₃.
─────────────────────────────
Итого, подытожим ответы по каждому пункту:
А)
MoO₃, Sb₂O₅, MgO, CuCl₂, Cu₂O.
Б)
Li₃N, SO₂, P₂O₅, Cl₂O₇, CaO.
В)
BaO, MnO₂, Ag₂O, FeO, PH₃.
Г)
FeCl₃, SO₂, Mn₂O₇, AlP, WO₃.
Таким образом, используя правило нейтральности соединения и зная валентности (указанные римскими цифрами – переменные, а отсутствующие – постоянные), мы получили приведённые формулы веществ.