Nguyên tố X nằm ở chu kì 3 của bảng tuần hoàn và M là nguyên tố s có electron lớp ngoài cùng là ns¹. X có công thức oxide ứng với hóa trị cao nhất là XO₃. Một hợp chất của M và X, trong đó M chiếm 58,97% về khối lượng, là một hóa chất công nghiệp quan trọng, được sử dụng trong sản xuất giấy Kraft, thuốc nhuộm, thuộc da, dầu mỏ, xử lí ô nhiễm kim loại nặng, …

a) Xác định công thức hóa học của hợp chất giữa M và X.

b) Viết công thức oxide ứng với hóa trị cao nhất và hydroxide tương ứng của M, của X và nêu tính acid – base của chúng.

a) Nguyên tố X, Y thuộc hai nhóm A liên tiếp, tổng số proton bằng 23 nên phải nằm ở hai chu kì liên tiếp.

Có hai trường hợp xảy ra:

- Trường hợp 1: Số thứ tự nhóm của Y nhỏ hơn so với X:

Số proton của X là p thì của Y là p + 7

Ta có: p + p + 7 = 23

⇒ p = 8 ~ ₈O và p + 7 = 15 ~ ₁₅P (không thỏa mãn đề bài do phosphorus có phản ứng với oxygen).

- Trường hợp 2: Số thứ tự nhóm của Y lớn hơn so với X:

Số proton của X là p thì của Y là p + 9

Ta có: p + p + 9 = 23

⇒ p = 7 ~ ₇N và p + 9 = 16 ~ ₁₆S (thỏa mãn đề bài vì ở trạng thái đơn chất chúng không phản ứng với nhau).

Vậy cặp nguyên tố X, Y là N và S.

b) Oxide ứng với hóa trị cao nhất của N là N₂O₅, là acidic oxide, tan trong nước tạo ra hydroxide tương ứng HNO₃ là acid mạnh.

N₂O₅ + H₂O → 2HNO₃

Oxide ứng với hóa trị cao nhất của S là SO₃, là acidic oxide, tan trong nước tạo ra hydroxide tương ứng H₂SO₄ là acid mạnh.

SO₃ + H₂O → H₂SO₄

a) Theo giả thiết, X thuộc nhóm IVA và Y thuộc nhóm VA của bảng tuần hoàn. Hợp chất khí với hydrogen của X là XH₄ và oxide ứng với hóa trị cao nhất của Y là Y₂O₅.

Ta có: $\frac{X}{X+4}:\frac{2Y}{2Y+80}=3,365$  ⇒ $\frac{2XY+80X}{2XY+8Y}=3,365$

⇒ 80X = 4,73XY + 26,92 Y                (I)

Hợp chất tạo bởi X, Y có dạng X₃Y₄, ta có: 3X + 4Y = 140 (II)

Kết hợp (I) và (II), ta được: 3,5475X² – 65,36X – 942,2 = 0

⇒ X₁ = 27,93 và X₂ = -9,5 < 0

Chọn X = X₁ = 27,93 (Si) và Y = $\frac{140-3.27,93}{4}=14,05\left(N\right)$

⇒ Chất A là Si₃N₄ (silicon nitrite).

b) Hợp chất với hydrogen của X là SiH₄, oxide ứng với hóa trị cao nhất của Si là acidic oxide SiO₂, hydroxide tương ứng H₄SiO₄ hay H₂SiO₃.H₂O là acid yếu.

Hợp chất với hydrogen của Y là NH₃, oxide ứng với hóa trị cao nhất là N₂O₅ là acidic oxide tan trong nước tạo ra hydroxide tương ứng HNO₃ là acid mạnh.