Номер 6, страница 55 - гдз по химии 11 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

Часть I. Окислительно-восстановительные реакции (ОВР). Глава II. Химические реакции - номер 6, страница 55.

Условие.

6. Дополните таблицу, поставив степени окисления химических элементов.

Примеры типичных восстановителей

Восстановители
Химические элементы
Формулы веществ

Электрический ток на катоде
—
—

Продолжение

Восстановители
Химические элементы
Формулы веществ

Металлы — простые вещества (нулевая степень окисления)
$Na^\square Ca^\square Fe^\square$
Na, Ca, Fe

Неметаллы в низшей отрицательной степени окисления
$Cl^\square N^\square Zn^\square$
$HCl$, $NH_3$, $ZnS$

Металлы в промежуточной положительной степени окисления
$Fe^\square Cr^\square Cu^\square$
$FeSO_4$, $CrCl_2$, $Cu_2Cl_2$

Неметаллы в промежуточной отрицательной степени окисления
$O^\square N^\square$
$H_2O_2$, $N_2H_4$

Неметаллы — простые вещества
$S^\square P^\square C^\square I^\square$
S, $P_4$, C, $I_2$

Неметаллы в промежуточной положительной степени окисления
$P^\square S^\square C^\square$
$PCl_3$, $SO_2$, $CO$

Углеводороды и многие другие органические вещества
$C^\square C^\square$
$C_nH_{2n+2}$, $C_nH_{2n-6}$, спирты, углеводы

Решение.

Решение 2.

Электрический ток на катоде

В данной строке таблицы не требуется вносить дополнения, так как она приведена в качестве примера и полностью заполнена.

Ответ: Внесение дополнений не требуется.

Металлы — простые вещества (нулевая степень окисления)

Решение: Металлы натрий (Na), кальций (Ca) и железо (Fe) представлены в виде простых веществ. Согласно правилам определения степеней окисления, степень окисления любого химического элемента в простом веществе, то есть в форме, в которой он существует в свободном состоянии, равна нулю.

Ответ: $\text{Na}^{0}$, $\text{Ca}^{0}$, $\text{Fe}^{0}$.

Неметаллы в низшей отрицательной степени окисления

Решение: Необходимо определить степени окисления элементов Cl, N и Zn в указанных соединениях: HCl, NH₃, ZnS.

• В соляной кислоте (HCl) водород имеет постоянную для большинства соединений степень окисления +1. Так как молекула электронейтральна, сумма степеней окисления всех атомов равна нулю. Следовательно, степень окисления хлора (Cl) равна -1. Это низшая возможная степень окисления для хлора.
• В аммиаке (NH₃) водород имеет степень окисления +1. Пусть степень окисления азота (N) равна $x$. Тогда из условия электронейтральности молекулы: $x + 3 \cdot (+1) = 0$, откуда $x = -3$. Это низшая возможная степень окисления для азота.
• В сульфиде цинка (ZnS) сера (S) как более электроотрицательный элемент находится в своей низшей степени окисления -2. Пусть степень окисления цинка (Zn) равна $y$. Тогда из условия электронейтральности соединения: $y + (-2) = 0$, откуда $y = +2$.

Ответ: $\text{Cl}^{-1}$, $\text{N}^{-3}$, $\text{Zn}^{+2}$.

Металлы в промежуточной положительной степени окисления

Решение: Определим степени окисления металлов Fe, Cr, Cu в соединениях FeSO₄, CrCl₂, Cu₂Cl₂.

• В сульфате железа(II) (FeSO₄) сульфат-ион ($\text{SO}_{4}^{2-}$) имеет заряд 2-. Для сохранения электронейтральности соединения степень окисления железа (Fe) должна быть +2. Это промежуточная степень окисления, так как железо может также проявлять степень окисления +3.
• В хлориде хрома(II) (CrCl₂) хлорид-ион ($\text{Cl}^{-}$) имеет заряд 1-. Так как в формуле два иона хлора, обший отрицательный заряд равен -2. Следовательно, степень окисления хрома (Cr) равна +2. Это промежуточная степень окисления, поскольку хром известен в степенях окисления +3 и +6.
• В хлориде меди(I) (формула в таблице дана как димер Cu₂Cl₂, что эквивалентно двум единицам CuCl) хлорид-ион ($\text{Cl}^{-}$) имеет заряд 1-. Следовательно, степень окисления меди (Cu) равна +1. Это промежуточная степень окисления, так как медь также часто проявляет степень окисления +2.

Ответ: $\text{Fe}^{+2}$, $\text{Cr}^{+2}$, $\text{Cu}^{+1}$.

Неметаллы в промежуточной отрицательной степени окисления

Решение: Определим степени окисления неметаллов O и N в соединениях H₂O₂, N₂H₄.

• В пероксиде водорода (H₂O₂) водород имеет степень окисления +1. Пусть степень окисления кислорода (О) равна $x$. Из условия электронейтральности молекулы: $2 \cdot (+1) + 2x = 0$, откуда $2x = -2$ и $x = -1$. Это промежуточная степень окисления для кислорода, находящаяся между 0 (в O₂) и -2 (в большинстве оксидов).
• В гидразине (N₂H₄) водород имеет степень окисления +1. Пусть степень окисления азота (N) равна $y$. Из условия электронейтральности молекулы: $2y + 4 \cdot (+1) = 0$, откуда $2y = -4$ и $y = -2$. Это промежуточная степень окисления для азота, находящаяся между 0 (в N₂) и -3 (в NH₃).

Ответ: $\text{O}^{-1}$, $\text{N}^{-2}$.

Неметаллы — простые вещества

Решение: Элементы сера (S), фосфор (P), углерод (C) и иод (I) представлены в виде простых веществ (S, P₄, C, I₂). Степень окисления любого элемента в его простом веществе по определению равна нулю.

Ответ: $\text{S}^{0}$, $\text{P}^{0}$, $\text{C}^{0}$, $\text{I}^{0}$.

Неметаллы в промежуточной положительной степени окисления

Решение: Определим степени окисления неметаллов P, S, C в соединениях PCl₃, SO₂, CO.

• В трихлориде фосфора (PCl₃) хлор является более электроотрицательным элементом, и его степень окисления равна -1. Пусть степень окисления фосфора (P) равна $x$. Тогда $x + 3 \cdot (-1) = 0$, откуда $x = +3$. Это промежуточная степень окисления для фосфора (высшая +5).
• В диоксиде серы (SO₂) кислород имеет степень окисления -2. Пусть степень окисления серы (S) равна $y$. Тогда $y + 2 \cdot (-2) = 0$, откуда $y = +4$. Это промежуточная степень окисления для серы (высшая +6).
• В оксиде углерода(II) (CO) кислород имеет степень окисления -2. Пусть степень окисления углерода (C) равна $z$. Тогда $z + (-2) = 0$, откуда $z = +2$. Это промежуточная степень окисления для углерода (высшая +4).

Ответ: $\text{P}^{+3}$, $\text{S}^{+4}$, $\text{C}^{+2}$.

Углеводороды и многие другие органические вещества

Решение: В органических соединениях углерод может проявлять широкий диапазон степеней окисления. Для заполнения ячеек выберем два характерных примера из указанных классов веществ.

• Углеводороды являются сильно восстановленными соединениями. В простейшем углеводороде, метане (CH₄), степень окисления водорода +1, тогда степень окисления углерода (C) составляет -4. Это низшая возможная степень окисления для углерода.
• В углеводах, общая формула которых может быть записана как (CH₂O)ₙ, средняя степень окисления углерода (C) равна 0. Это можно рассчитать, приняв степень окисления H за +1 и O за -2: $x + 2 \cdot (+1) + (-2) = 0$, откуда $x=0$.

Таким образом, мы можем указать эти две характерные степени окисления для углерода в органических веществах.

Ответ: $\text{C}^{-4}$, $\text{C}^{0}$.