Який елемент головної підгрупи ІV групи утворює сполуку з гідрогеном, в якій його масова частка становить 87,5%?

Magnitnyy_Magistr

47

Задача: Який елемент головної підгрупи ІV групи утворює сполуку з гідрогеном, в якій його масова частка становить 87,5%? Запишіть формулу його вищого оксиду та формулу сполуки з гідрогеном. Вкажіть тип хімічного зв"язку в цих формулах та намалюйте структурну формулу.

Для вирішення цієї задачі, спочатку зрозуміємо, що головні підгрупи в хімічних елементах відповідають групам таблиці хімічних елементів. Група IV включає елементи від кремнію (Si) до олова (Sn).

Умова говорить про сполуку, в якій його (елемента головної підгрупи ІV групи) масова частка становить 87,5%. Таким чином, ми можемо знайти елемент, визначивши його масову частку.

Масова частка елемента в сполуці розраховується за наступною формулою:
\[ \text{Масова частка елемента} = \frac{\text{Маса елемента}}{\text{Маса сполуки}} \times 100\% \]

Тепер поставимо відомі дані у рівняння: масова частка елемента дорівнює 87,5%, тому \( \frac{\text{Маса елемента}}{\text{Маса сполуки}} \times 100\% = 87,5\% \).

Ми знаємо, що маса сполуки складається з маси елемента і маси гідрогену: \( \text{Маса сполуки} = \text{Маса елемента} + \text{Маса гідрогену} \).

Тепер можемо записати вираз з рівності масових часток:
\[ \frac{\text{Маса елемента}}{\text{Маса елемента} + \text{Маса гідрогену}} \times 100\% = 87,5\% \]

Відсіюємо виміри відсотків і отримуємо:
\[ \frac{\text{Маса елемента}}{\text{Маса елемента} + \text{Маса гідрогену}} = \frac{87,5}{100} \]

Знайшовши спільний знаменник, спростимо рівняння:
\[ \frac{\text{Маса елемента}}{\text{Маса елемента} + \text{Маса гідрогену}} = \frac{7}{8} \]

Після цього, використовуючи алгебру, ми можемо вирішити це рівняння. Помножимо обидві частини на знаменник, щоб позбавитися від знаменника у дробі:
\[ \text{Маса елемента} = \frac{7}{8} \times \text{Маса елемента} + \frac{7}{8} \times \text{Маса гідрогену} \]

Після цього від необхідної маси елемента вивідкою є:
\[ \text{Маса елемента} = \frac{7}{8 - 7/8} \times \text{Маса гідрогену} \]

Зводячи дріб, отримуємо:
\[ \text{Маса елемента} = \frac{7}{1/8} \times \text{Маса гідрогену} \]

Множимо чисельник і знаменник на 8, щоб знаменник перетворився на 1:
\[ \text{Маса елемента} = 7 \times 8 \times \text{Маса гідрогену} \]

Остаточно, ми отримуємо:
\[ \text{Маса елемента} = 56 \times \text{Маса гідрогену} \]

Знаючи, що масове число водню (H) дорівнює 1, можемо записати:
\[ \text{Маса елемента} = 56 \times 1 \]

Таким чином, маса елемента дорівнює 56. Тепер ми можемо ідентифікувати елемент на основі його позиції в головній підгрупі IV групи.

Елемент, який має атомну масу 56, відповідає елементу барію (Ba) в періодичній системі хімічних елементів.

Тепер нам треба записати формулу його вищого оксиду та формулу сполуки з гідрогеном. Барій (Ba) утворює вищі оксиди, такі як \( BaO_2 \). Формула сполуки з гідрогеном буде \( BaH_2 \).

Тип хімічного зв"язку в цих формулах:
В вищому оксиді барію (BaO2) тип хімічного зв"язку - іонний зв"язок. Барій утворює дві валентності, а кожний кисню має валентність -2, що призводить до формування оксидіонів \( O_2^{2-} \) та \( Ba^{2+} \), які притягуються один до одного зв"язком, маючи заряди протилежного знаку.

У сполуці барію з гідрогеном (BaH2) тип хімічного зв"язку - іонний зв"язок. Барій має заряд +2, а водень має заряд -1. Іони Ba^{2+} та H^- притягуються один до одного зв"язком, маючи заряди протилежного знаку.

Нарешті, ми можемо намалювати структурну формулу сполуки \( BaH2 \):

\[
\begin{array}{c}
\text{{H}} \\
: \\
\text{{Ba}} - \text{{H}} - \text{{H}} \\
|
\end{array}
\]

Ця структурна формула показує, як атоми барію підключені до атомів гідрогену.

Таким чином, відповідно до задачі, елемент головної підгрупи IV групи, який утворює сполуку з гідрогеном, в якій його масова частка становить 87,5%, - це барій (Ba). Вищий оксид цього елемента - \( BaO_2 \), а сполука з гідрогеном - \( BaH_2 \). Тип хімічного зв"язку в цих формулах - іонний зв"язок.