Условие
Определи валентность элементов в формулах CuO, H₂S, FeCl₃ и Al₂O₃, если известно, что валентность кислорода равна двум, водорода — единице, хлора — единице. Затем составь формулы по названиям и валентностям: оксид натрия, хлорид кальция, нитрид магния (валентность азота в нитридах равна трём).
Что известно и что ищем
- Известно, что валентность — это число связей, которое удерживает атом, и что по формулам её можно вычислить.
- Известны валентности кислорода, водорода и хлора — их удобно считать «опорными».
- Ищем: сначала валентность второго элемента в готовых формулах, затем формулы по названию.
Ход решения
- Шаг 1. Договариваемся о правиле. В бинарном соединении произведение валентности на число атомов у одного элемента равно тому же произведению у другого: сколько «связей» нужно одному атому, столько же предоставляет другой. Например, в CuO на один атом кислорода приходится один атом меди, значит медь двухвалентна.
- Шаг 2. Разбираем CuO. Кислород двухвалентен и в формуле один атом, меди в формуле тоже один атом. Значит, валентность меди равна двум. Название вещества — оксид меди(II).
- Шаг 3. Разбираем H₂S. Водорода два атома, каждый одновалентен, всего нужно две связи. Атом серы в формуле один, значит его валентность равна двум.
- Шаг 4. Разбираем FeCl₃. Три атома хлора по одной связи дают три связи, а железо в формуле одно. Значит, валентность железа равна трём, и вещество называется хлоридом железа(III).
- Шаг 5. Разбираем Al₂O₃. Два атома алюминия дают вдвое больше связей, чем один атом. Кислорода три атома по две связи — получается шесть связей, а на два атома алюминия это даёт по три на каждый. Валентность алюминия равна трём.
- Шаг 6. Составляем формулы по названиям, действуя в обратном порядке. Оксид натрия: натрий одновалентен, кислород двухвалентен, поэтому на один кислород нужно два натрия — Na₂O. Хлорид кальция: кальций двухвалентен, хлор одновалентен — CaCl₂. Нитрид магния: магний двухвалентен, азот трёхвалентен, наименьшее общее кратное шести даёт три магния и два азота — Mg₃N₂.
Проверь себя
- Ответ: Cu(II) и O(II); H(I) и S(II); Fe(III) и Cl(I); Al(III) и O(II). Формулы: Na₂O, CaCl₂, Mg₃N₂.
- Проверка вывода: в каждой составленной формуле пересчитайте связи с двух сторон. В Mg₃N₂ три атома магния дают шесть связей, два атома азота — тоже шесть. Если числа не совпадают, формула составлена неверно.
- Ловушка: считать, что валентность равна числу атомов другого элемента в формуле. Смотреть нужно на число связей, а оно учитывает и индекс, и валентность соседа: в Al₂O₃ алюминий трёхвалентен, хотя атомов кислорода три, а алюминия два.
Как объяснить ребёнку
«Валентность — это сколько рук у атома. У кислорода две руки, у водорода и хлора по одной. Чтобы всем хватило пары, атомы соединяются: два водорода держат одну серу, потому что у серы две руки. Если знаешь, сколько рук у одного элемента, легко посчитать руки у второго — и наоборот, собрать формулу по названию».
Тема для отчёта родителю
«Валентность: определение по формуле и составление формул бинарных соединений».
Формулировка задания — наш аналог по теме, а не текст из учебника.