Номер 5, страница 250 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 53. Ковалентная связь и строение молекул. Глава 5. Строение вещества - номер 5, страница 250.

Условие.

5. Какие из приведённых веществ имеют молекулярное строение: $CH_3NO_2$; $H_3PO_4$; $POCl_3$; $HCOONa$; $N_2O_4$; $CH_3CHO$; $CH_3COOCH_3$; $COCl_2$; $K_2S$? Изобразите структурные формулы этих соединений, определите валентности и степени окисления атомов.

Решение.

Решение 2.

Вещества с молекулярным строением — это те, в которых атомы соединены ковалентными связями, образуя дискретные молекулы. В узлах их кристаллических решеток находятся молекулы. К таким веществам из представленного списка относятся соединения, образованные только неметаллами.

Вещества с молекулярным строением: $CH_3NO_2$, $H_3PO_4$, $POCl_3$, $N_2O_4$, $CH_3CHO$, $CH_3COOCH_3$, $COCl_2$.

Вещества $HCOONa$ (формиат натрия) и $K_2S$ (сульфид калия) имеют ионное строение, так как они являются солями, содержащими ионные связи между катионами металла ($Na^+$, $K^+$) и анионами ($HCOO^−$, $S^{2−}$). Они образуют ионные кристаллические решетки.

Ниже представлен разбор строения, валентностей и степеней окисления для каждого из веществ с молекулярной структурой.

---

$CH_3NO_2$ (Нитрометан)

Структурная формула:
В молекуле нитрометана атом углерода связан с тремя атомами водорода и одним атомом азота. Атом азота в нитрогруппе связан с двумя атомами кислорода. Одна связь N-O является двойной, а другая — донорно-акцепторной (или можно представить в виде резонансных структур с полуторными связями).

 H | H - C - N=O | ↓ H O 

Валентности атомов:

• Углерод (C): IV
• Водород (H): I
• Азот (N): IV
• Кислород (O): II

Степени окисления атомов:
Исходя из значений электроотрицательности (O > N > C > H):

• Водород (H): +1
• Кислород (O): -2
• Азот (N): +3
• Углерод (C): -2

Проверка: $(-2) + 3 \cdot (+1) + (+3) + 2 \cdot (-2) = -2 + 3 + 3 - 4 = 0$.

Ответ: Валентности: C(IV), H(I), N(IV), O(II). Степени окисления: C(-2), H(+1), N(+3), O(-2).

---

$H_3PO_4$ (Ортофосфорная кислота)

Структурная формула:
Центральный атом фосфора связан с одним атомом кислорода двойной связью и с тремя гидроксильными группами (-OH) одинарными связями.

 O ||HO - P - OH | OH

Валентности атомов:

• Фосфор (P): V
• Кислород (O): II
• Водород (H): I

Степени окисления атомов:

• Водород (H): +1
• Кислород (O): -2
• Фосфор (P): +5

Проверка: $3 \cdot (+1) + (+5) + 4 \cdot (-2) = 3 + 5 - 8 = 0$.

Ответ: Валентности: P(V), O(II), H(I). Степени окисления: P(+5), O(-2), H(+1).

---

$POCl_3$ (Оксихлорид фосфора(V))

Структурная формула:
Центральный атом фосфора связан с одним атомом кислорода двойной связью и с тремя атомами хлора одинарными связями.

 O || Cl - P - Cl | Cl

Валентности атомов:

• Фосфор (P): V
• Кислород (O): II
• Хлор (Cl): I

Степени окисления атомов:

• Кислород (O): -2
• Хлор (Cl): -1
• Фосфор (P): +5

Проверка: $(+5) + (-2) + 3 \cdot (-1) = 5 - 2 - 3 = 0$.

Ответ: Валентности: P(V), O(II), Cl(I). Степени окисления: P(+5), O(-2), Cl(-1).

---

$N_2O_4$ (Тетроксид диазота)

Структурная формула:
Молекула является димером оксида азота(IV) ($NO_2$) и содержит одинарную связь N-N. Каждый атом азота связан с двумя атомами кислорода.

 O=N-N=O | | O O(с донорно-акцепторными связями N→O)

Валентности атомов:

• Азот (N): IV
• Кислород (O): II

Степени окисления атомов:

• Кислород (O): -2
• Азот (N): +4

Проверка: $2 \cdot (+4) + 4 \cdot (-2) = 8 - 8 = 0$.

Ответ: Валентности: N(IV), O(II). Степени окисления: N(+4), O(-2).

---

$CH_3CHO$ (Ацетальдегид, этаналь)

Структурная формула:
Молекула состоит из метильной группы ($CH_3$) и альдегидной группы ($CHO$).

 H O | // H - C - C | \ H H

Валентности атомов:

• Углерод (C): IV
• Водород (H): I
• Кислород (O): II

Степени окисления атомов:
Атомы углерода имеют разные степени окисления:

• Водород (H): +1
• Кислород (O): -2
• Углерод в метильной группе ($C_1$): -3
• Углерод в альдегидной группе ($C_2$): +1

Проверка: $(-3) + 3 \cdot (+1) + (+1) + (+1) + (-2) = -3 + 3 + 1 + 1 - 2 = 0$.

Ответ: Валентности: C(IV), H(I), O(II). Степени окисления: C(в $CH_3$) -3, C(в $CHO$) +1, H(+1), O(-2).

---

$CH_3COOCH_3$ (Метилацетат)

Структурная формула:
Это сложный эфир, образованный уксусной кислотой и метанолом. Содержит ацетильную группу ($CH_3CO$) и метоксигруппу ($OCH_3$).

 H O H | // | H - C - C - O - C - H | | H H

Валентности атомов:

• Углерод (C): IV
• Водород (H): I
• Кислород (O): II

Степени окисления атомов:

• Водород (H): +1
• Кислород (O): -2
• Углерод метильной группы ($CH_3$ ацетила): -3
• Углерод карбонильной группы ($C=O$): +3
• Углерод метильной группы ($CH_3$ метокси): -2

Проверка: $(-3) + 3 \cdot (+1) + (+3) + (-2) + (-2) + (-2) + 3 \cdot (+1) = -3 + 3 + 3 - 4 - 2 + 3 = 0$.

Ответ: Валентности: C(IV), H(I), O(II). Степени окисления: C(в $CH_3CO$) -3, C(в $C=O$) +3, C(в $OCH_3$) -2, H(+1), O(-2).

---

$COCl_2$ (Фосген, дихлорангидрид угольной кислоты)

Структурная формула:
Атом углерода связан двойной связью с атомом кислорода и одинарными связями с двумя атомами хлора.

 Cl |O = C - Cl

Валентности атомов:

• Углерод (C): IV
• Кислород (O): II
• Хлор (Cl): I

Степени окисления атомов:

• Кислород (O): -2
• Хлор (Cl): -1
• Углерод (C): +4

Проверка: $(+4) + (-2) + 2 \cdot (-1) = 4 - 2 - 2 = 0$.

Ответ: Валентности: C(IV), O(II), Cl(I). Степени окисления: C(+4), O(-2), Cl(-1).