Задание, страница 168 - гдз по химии 11 класс учебник Кузнецова, Левкин

Задания в параграфе. Параграф 23. Неметаллы - химические элементы и простые вещества. Глава 5. Металлы и неметаллы - страница 168.

Условие.

Задание. Определите степени окисления неметаллов в приведённых реакциях.

Решение.

Решение 2.

Поскольку в условии задачи не приведены конкретные реакции, для выполнения задания рассмотрим несколько примеров и определим в них степени окисления неметаллов. Степень окисления — это условный заряд атома в молекуле, вычисленный из предположения, что все связи в соединении являются ионными.

Основные правила для определения степеней окисления:

1. Степень окисления атомов в простых веществах равна нулю.
2. Сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю.
3. Степень окисления фтора в соединениях всегда равна -1.
4. Степень окисления кислорода в большинстве соединений равна -2 (исключения: пероксиды, надпероксиды, соединения с фтором).
5. Степень окисления водорода в большинстве соединений равна +1 (исключение: гидриды металлов, где она равна -1).

а) Реакция горения серы: $S + O_2 \rightarrow SO_2$

В данной реакции неметаллами являются сера (S) и кислород (O).
В левой части уравнения:
- Сера ($S$) и кислород ($O_2$) — простые вещества, поэтому их степени окисления равны 0. Запишем это как $S^0$ и $O_2^0$.
В правой части уравнения:
- В соединении диоксид серы ($SO_2$) кислород более электроотрицателен, чем сера, поэтому его степень окисления равна -2. - Молекула $SO_2$ электронейтральна, значит, сумма степеней окисления всех атомов в ней равна 0. Обозначим степень окисления серы (S) как $x$. - Составляем уравнение: $x + 2 \times (-2) = 0$. - Решаем уравнение: $x - 4 = 0$, следовательно, $x = +4$. - Таким образом, в $SO_2$ сера имеет степень окисления +4, а кислород –2. ($S^{+4}O_2^{-2}$)

Ответ: Сера (S) изменяет степень окисления с 0 до +4. Кислород (O) изменяет степень окисления с 0 до -2.

б) Каталитическое окисление аммиака: $4NH_3 + 5O_2 \rightarrow 4NO + 6H_2O$

Неметаллы в этой реакции: азот (N), водород (H), кислород (O).
В левой части уравнения:
- В аммиаке ($NH_3$): водород (H) в соединениях с неметаллами имеет степень окисления +1. Пусть степень окисления азота (N) будет $x$. Так как молекула нейтральна, $x + 3 \times (+1) = 0$, откуда $x = -3$. Получаем $N^{-3}H_3^{+1}$. - Кислород ($O_2$) — простое вещество, степень окисления 0 ($O_2^0$).
В правой части уравнения:
- В оксиде азота(II) ($NO$): кислород (O) имеет степень окисления -2. Пусть степень окисления азота (N) будет $y$. Так как молекула нейтральна, $y + (-2) = 0$, откуда $y = +2$. Получаем $N^{+2}O^{-2}$. - В воде ($H_2O$): водород (H) имеет степень окисления +1, а кислород (O) –2. Получаем $H_2^{+1}O^{-2}$.

Ответ: Азот (N) изменяет степень окисления с -3 на +2. Кислород (O) изменяет степень окисления с 0 на -2. Водород (H) не изменяет свою степень окисления (+1).

в) Реакция диспропорционирования хлора в воде: $Cl_2 + H_2O \rightleftharpoons HCl + HClO$

Неметаллы в этой реакции: хлор (Cl), водород (H), кислород (O).
В левой части уравнения:
- Хлор ($Cl_2$) — простое вещество, его степень окисления 0 ($Cl_2^0$). - В воде ($H_2O$) водород (H) имеет степень окисления +1, кислород (O) –2 ($H_2^{+1}O^{-2}$).
В правой части уравнения:
- В соляной кислоте ($HCl$): водород (H) имеет степень окисления +1. Чтобы молекула была нейтральна, степень окисления хлора (Cl) должна быть -1. Получаем $H^{+1}Cl^{-1}$. - В хлорноватистой кислоте ($HClO$): водород (H) имеет степень окисления +1, кислород (O) –2. Пусть степень окисления хлора (Cl) будет $x$. Тогда $1 + x + (-2) = 0$, откуда $x = +1$. Получаем $H^{+1}Cl^{+1}O^{-2}$.

Ответ: Хлор (Cl) изменяет степень окисления с 0 на -1 (в $HCl$) и +1 (в $HClO$). Водород (H) и кислород (O) не изменяют свои степени окисления (+1 и -2 соответственно).

г) Взаимодействие углерода с концентрированной азотной кислотой: $C + 4HNO_3 \rightarrow CO_2 + 4NO_2 + 2H_2O$

Неметаллы в этой реакции: углерод (C), водород (H), азот (N), кислород (O).
В левой части уравнения:
- Углерод ($C$) — простое вещество, степень окисления 0 ($C^0$). - В азотной кислоте ($HNO_3$): водород (H) +1, кислород (O) -2. Пусть степень окисления азота (N) будет $x$. Тогда $1 + x + 3 \times (-2) = 0$, откуда $x-5=0$, $x = +5$. Получаем $H^{+1}N^{+5}O_3^{-2}$.
В правой части уравнения:
- В диоксиде углерода ($CO_2$): кислород (O) -2. Пусть степень окисления углерода (C) будет $y$. Тогда $y + 2 \times (-2) = 0$, откуда $y = +4$. Получаем $C^{+4}O_2^{-2}$. - В диоксиде азота ($NO_2$): кислород (O) -2. Пусть степень окисления азота (N) будет $z$. Тогда $z + 2 \times (-2) = 0$, откуда $z = +4$. Получаем $N^{+4}O_2^{-2}$. - В воде ($H_2O$): водород (H) +1, кислород (O) -2 ($H_2^{+1}O^{-2}$).

Ответ: Углерод (C) изменяет степень окисления с 0 на +4. Азот (N) изменяет степень окисления с +5 на +4. Водород (H) и кислород (O) не изменяют свои степени окисления (+1 и -2 соответственно).