Элементам, образующим кислоты состава \mathrm{H}_{2} Э \mathrm{O}_{4}, \mathrm{H}_{3} Э \mathrm{O}_{3}, \mathrm{H}_{2} Э \mathrm{O}_{3} соответствует ряд элементов
A) \mathrm{S}, \mathrm{N}, \mathrm{C}
B) \mathrm{P}, \mathrm{Br}, \mathrm{C}
C) \mathrm{Se}, \mathrm{P}, \mathrm{Si}
D) \mathrm{F}, \mathrm{N}, \mathrm{P}
E) \mathrm{B}, \mathrm{F}, \mathrm{N}
F) \mathrm{C}, \mathrm{N}, \mathrm{Si}
G) \mathrm{S}, \mathrm{P}, \mathrm{Cl}
H) \mathrm{Se}, \mathrm{Cl}, \mathrm{Si}
Рассмотрим условие задачи: даны три кислоты с общей формулой H₂ЭO₄, H₃ЭO₃ и H₂ЭO₃, где буква «Э» обозначает центральный элемент, вокруг которого строится кислота. Задача сводится к тому, чтобы определить ряд элементов, которые могут давать кислоты с такими формулами.
Естественно, мы думаем об известных оксокислотах – например, кислота H₂SO₄ (серная кислота) имеет формулу H₂SО₄, фосфористая кислота H₃PO₃ – H₃PО₃, а угольная кислота H₂CO₃ – H₂CО₃. То есть в известных примерах центральными атомами являются сера (группа 16, окисленность +6), фосфор (группа 15, окисленность +3) и углерод (группа 14, окисленность +4). В ряду групп по периодической системе это группы 14–16.
Однако часто при изучении ряда можно рассматривать аналоги – например, вместо углерода могут быть кремний (так как кремний занимает ту же группу, 14-я, но появляется во втором периоде после углерода), а вместо серы – селен (группа 16, немного «ниже» серы). Таким образом, если взять ряд из элементов-аналогов, то он будет иметь вид: элемент группы 16 (например, Se), группы 15 (P) и группы 14 (например, Si).
Разберём предложенные варианты по порядку:
Вариант A – S, N, C. Здесь S и C бы подошли (серная кислота и угольная кислота), однако вместо фосфора приведён азот (N). Азот в кислоты образует HNO₃ (азотная кислота) – она имеет другую формулу, поэтому этот ряд неправильный.
Вариант B – P, Br, C. P и C соотносятся с фосфором и углеродом, но Br (бром) из группы 17 – кислоты бромовые (например, HBrO₃ или HBrO₄) имеют другие соотношения, и в данном случае формула не соответствует, так что вариант неверен.
Вариант C – Se, P, Si. Селен может давать кислоты с формулой H₂SeO₄ (аналог серной кислоты), фосфор – кислоты H₃PO₃ (аналог фосфористой кислоты), а кремний – соединения типа H₂SiO₃ (аналог угольной кислоты, ведь кремний и углерод находятся в одной группе). Таким образом, ряд Se (группа 16), P (группа 15) и Si (группа 14) полностью соответствует требуемой закономерности.
Вариант D – F, N, P. Фтор (F) не образует подобную ококислую кислоту (обычно фтор участвует в образовании галогеноводородов или фтористоводородной кислоты), так что этот вариант не подходит.
Вариант E – B, F, N. Все элементы здесь не соответствуют группам 14–16 для синтеза описанных кислотов.
Вариант F – C, N, Si. Хотя C (углерод) и Si (аналог углерода из группы 14) подходят, азот (N) из этого ряда – не то, что нужен на месте элемента группы 15, дающего H₃PO₃ (фосфористую кислоту). Азот в кислой форме даёт HNO₃ – формула существенно отличается.
Вариант G – S, P, Cl. Cl (хлор) не даёт кислот с формулой H₂ClO₃ – обычно это хлорноватистая или хлорноватая кислота, и формула здесь не соответствует.
Вариант H – Se, Cl, Si. Опять же, наличие хлора исключает соответствие, поскольку для кислоты H₃ЭO₃ нужен элемент группы 15 (как P или As), а не Cl.
Таким образом, единственный вариант, полностью удовлетворяющий условию задачи – это вариант C (Se, P, Si).
Ответ: вариант С.
В этом вопросе нужно сопоставить формулы кислот с видом элемента, который «центральный элемент» (обозначен как Э) в данных кислотах. Другими словами, какая тройка элементов может давать кислоту с формулой H₂ЭO₄ (аналог сильного оксоокисного кислоты, похожей на серную или селеновую), H₃ЭO₃ (аналог кислоты с пониженной степенью окисления, как фосфорная кислота, в данном случае правильно — фосфоросодержащая кислота H₃PO₃) и H₂ЭO₃ (аналог неорганической кислоты элемента группы 14, например, силиката, часто обозначаемого как силициевая кислота).
Разберём варианты:
Вариант A – S, N, C
• Для H₂ЭO₄ нам нужен элемент, образующий сильную оксокислотную кислоту, и S (серный) подходит (серная кислота H₂SO₄).
• Но второй кислотой должна быть H₃ЭO₃, что соответствует фосфорной кислоте (H₃PO₃). Здесь вместо P предложено N (азот), а азот в своих оксокислотах дает HNO₃ (но не H₃NO₃).
• Следовательно, этот вариант не подходит.
Вариант B – P, Br, C
• P подходит для H₃ЭO₃ (фосфоросодержащей кислоты).
• Но для H₂ЭO₄ нужны элементы, способные образовывать устойчивую высокоокисленную кислую группу (аналог серной или селеновой кислоты), а бром (Br) в окисных состояниях даёт, например, бромовую кислоту HBrO₃, но не в форме H₂BrO₄.
• Также третий элемент C может соответствовать углеродной кислоте (угольная кислота H₂CO₃), но дисбаланс в остальных частях ответа говорит о некорректности.
Вариант C – Se, P, Si
• Первой кислотой H₂ЭO₄ может быть селеновая кислота H₂SeO₄ – она сходна по строению с серной кислотой, только центральным элементом выступает Se (селений).
• Вторая кислота H₃ЭO₃ соответствует фосфоросодержащей кислоте H₃PO₃, где центральным элементом является P (фосфор).
• Третьей кислотой может быть кислота, аналогичная силиконовой – H₂SiO₃ (силикатная кислота), где центральным элементом выступает Si (кремний).
• Такой ряд логически выстроен согласно ряду элементов. Это совпадает с вариант C.
Вариант D – F, N, P
• Фтор (F) не образует кислоту с формулой H₂FO₄, а азот в H₃NO₃ – как уже отмечалось, неверная формула для азотистой кислоты, и также положение фтора и фосфора по групповому признаку не совпадает с аналогией кислот.
Вариант E – B, F, N
• Ни бор (B), ни фтор (F) или азот (N) не дают подобного ряда кислот с аналогичными формулами.
Вариант F – C, N, Si
• Из них C мог бы дать угольную кислоту H₂CO₃, а Si – силикатную кислоту, но N никак не может соответствовать кислоте с формулой H₃ЭO₃, ведь HNO₃ (азотная кислота) имеет другую формулу.
• Таким образом, вариант не подходит.
Вариант G – S, P, Cl
• S (серный) подходит для кислоты H₂SO₄, P для H₃PO₃,
• А третий элемент Cl в кислородном соединении обычно даёт хлорноватую или хлорную кислоту (например, HClO₃), а не H₂ClO₃.
• Поэтому вариант некорректен.
Вариант H – Se, Cl, Si
• Хотя Se (селений) и Si (кремний) могли бы соответствовать, элемент Cl (хлор) не даёт кислоту с формулой H₃ClO₃.
• Этот вариант тоже не подходит.
Основной принцип здесь в сопоставлении известных оксокислот:
• H₂SO₄ или H₂SeO₄ – кислоты сильные, с центральным элементом из группы VI.
• H₃PO₃ – кислота с центральным элементом из группы V (фосфор).
• H₂SiO₃ (или H₄SiO₄ в другой форме) – кислота кремния, элемента группы IV. Совокупность формул показывает понижение групп по периодической системе.
Таким образом, правильным сопоставлением является вариант C: Se, P, Si.