Номер 2, страница 166 - гдз по химии 11 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Вопросы в начале параграфа. Параграф 37. Свойства и применение важнейших неметаллов. Глава VII. Неметаллы - номер 2, страница 166.

Условие.

• Как определить степень окисления элемента в простом веществе и в соединении?

Решение.

Решение 2.

Степень окисления — это условный заряд атома в химическом соединении, вычисленный исходя из предположения, что все химические связи в этом соединении имеют ионный характер (то есть электронные пары, образующие связь, полностью смещены к атому более электроотрицательного элемента).

В простом веществе

Простые вещества состоят из атомов одного и того же химического элемента. Поскольку атомы одинаковы, их электроотрицательность также одинакова. Это означает, что в молекуле простого вещества не происходит смещения общей электронной пары к какому-либо из атомов. В результате условный заряд каждого атома принимается равным нулю.

Например, в таких простых веществах, как металлическое железо ($Fe$), молекулярный кислород ($O_2$), озон ($O_3$), ромбическая сера ($S_8$) или белый фосфор ($P_4$), степень окисления атомов железа, кислорода, серы и фосфора соответственно равна 0.

Ответ: В любом простом веществе степень окисления элемента всегда равна нулю.

В соединении

В соединениях, которые состоят из атомов разных химических элементов, степени окисления определяются с помощью нескольких правил:

1. Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле всегда равна нулю.
2. Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в сложном ионе равна заряду этого иона.
3. Существуют элементы с постоянной степенью окисления в подавляющем большинстве их соединений:
   • Металлы I группы главной подгруппы (щелочные металлы: $Li, Na, K$ и др.) всегда имеют степень окисления $+1$.
   • Металлы II группы главной подгруппы ($Be, Mg, Ca$ и др.) всегда имеют степень окисления $+2$.
   • Алюминий ($Al$) практически всегда проявляет степень окисления $+3$.
   • Фтор ($F$), как самый электроотрицательный элемент, всегда имеет степень окисления $-1$.
4. Для некоторых элементов существуют типичные, наиболее распространенные степени окисления, которые используются при расчетах, если иное не оговорено условиями:
   • Водород ($H$) чаще всего имеет степень окисления $+1$. Исключение составляют его соединения с активными металлами — гидриды (например, $NaH, CaH_2$), где его степень окисления равна $-1$.
   • Кислород ($O$) в подавляющем большинстве соединений имеет степень окисления $-2$. Исключениями являются пероксиды (например, $H_2O_2$, где С.О. кислорода $-1$), надпероксиды (например, $KO_2$, С.О. $-1/2$) и соединения с фтором (например, $OF_2$, где С.О. кислорода $+2$).

Для определения неизвестной степени окисления элемента в соединении необходимо составить простое алгебраическое уравнение, основываясь на этих правилах.

Пример 1: Определить степень окисления серы ($S$) в серной кислоте ($H_2SO_4$).

Молекула $H_2SO_4$ электронейтральна, значит, сумма степеней окисления всех атомов в ней равна 0. Обозначим искомую степень окисления серы за $x$. Степень окисления водорода равна $+1$, а кислорода (как правило) $-2$.

Составим и решим уравнение:

$2 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0$

$2 + x - 8 = 0$

$x - 6 = 0$

$x = +6$

Таким образом, степень окисления серы в $H_2SO_4$ равна $+6$.

Пример 2: Определить степень окисления хрома ($Cr$) в дихромат-ионе ($Cr_2O_7^{2-}$).

Ион $Cr_2O_7^{2-}$ имеет заряд $2-$, значит, сумма степеней окисления всех атомов в нем равна $-2$. Обозначим степень окисления хрома за $y$. Степень окисления кислорода равна $-2$.

Составим и решим уравнение:

$2 \cdot y + 7 \cdot (-2) = -2$

$2y - 14 = -2$

$2y = -2 + 14$

$2y = 12$

$y = +6$

Таким образом, степень окисления хрома в $Cr_2O_7^{2-}$ равна $+6$.

Ответ: В соединениях степень окисления элемента находят, исходя из правила электронейтральности молекулы (сумма С.О. равна 0) или заряда иона (сумма С.О. равна заряду иона) и известных (постоянных или типичных) степеней окисления других элементов в данном соединении.