Номер 2, страница 169 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян, Остроумов

§ 39. Окислительно-восстановительные реакции. Глава 5. Химическая связь. Окислительно-восстановительные реакции - номер 2, страница 169.

2. Как найти степень окисления атома химического элемента по формуле его со-единения?

2. Как найти степень окисления атома химического элемента по формуле его соединения?

Степень окисления — это условный заряд атома в соединении, вычисленный из предположения, что все связи в этом соединении являются ионными. Для нахождения степени окисления атома элемента в соединении необходимо следовать определенному алгоритму, основанному на нескольких правилах.

Основные правила (постулаты):

• Степень окисления атомов в простых веществах (например, $O_2$, $Fe$, $P_4$, $S_8$) всегда равна нулю.
• Сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле равна нулю.
• Сумма степеней окисления всех атомов в ионе равна заряду этого иона.
• Высшая (максимальная положительная) степень окисления элемента, как правило, равна номеру группы в Периодической системе, в которой он находится. Низшая (минимальная отрицательная) степень окисления для неметаллов равна "номер группы минус 8".

Степени окисления некоторых элементов, которые часто принимают за постоянные:

• Металлы IА группы (щелочные металлы: $Li, Na, K$ и др.) в соединениях всегда имеют степень окисления $+1$.
• Металлы IIА группы (щелочноземельные металлы: $Mg, Ca, Ba$ и др.) и цинк ($Zn$) в соединениях всегда имеют степень окисления $+2$.
• Алюминий ($Al$) в соединениях почти всегда имеет степень окисления $+3$.
• Фтор ($F$), как самый электроотрицательный элемент, в соединениях всегда имеет степень окисления $-1$.
• Водород ($H$) в большинстве соединений имеет степень окисления $+1$. Исключение составляют гидриды активных металлов (например, $NaH$, $CaH_2$), где его степень окисления равна $-1$.
• Кислород ($O$) в большинстве соединений имеет степень окисления $-2$. Исключения: в пероксидах (например, $H_2O_2$) — $-1$; в надпероксидах (например, $KO_2$) — $-1/2$; во фториде кислорода ($OF_2$) — $+2$.

Алгоритм нахождения степени окисления:

1. Запишите химическую формулу соединения.
2. Над символами элементов, степени окисления которых известны или постоянны, проставьте их значения.
3. Обозначьте неизвестную степень окисления искомого элемента через $x$.
4. Составьте алгебраическое уравнение. Для этого умножьте степень окисления каждого элемента на число его атомов в формуле (индекс) и сложите полученные произведения.
5. Приравняйте полученную сумму к нулю (если у вас нейтральная молекула) или к заряду иона (если у вас ион).
6. Решите уравнение относительно $x$. Найденное значение и будет искомой степенью окисления.

Пример 1: Найти степень окисления марганца в перманганате калия ($KMnO_4$).

1. У калия ($K$) как у щелочного металла постоянная степень окисления $+1$. У кислорода ($O$) в большинстве соединений степень окисления $-2$. Степень окисления марганца ($Mn$) обозначим за $x$. Получаем: $K^{+1}Mn^xO_4^{-2}$.

2. Молекула $KMnO_4$ электронейтральна, значит, сумма степеней окисления всех атомов равна нулю. Составляем уравнение, учитывая количество атомов каждого элемента:
$1 \cdot (+1) + 1 \cdot x + 4 \cdot (-2) = 0$

3. Решаем уравнение:
$1 + x - 8 = 0$
$x - 7 = 0$
$x = +7$

Следовательно, степень окисления марганца в $KMnO_4$ равна $+7$.

Пример 2: Найти степень окисления фосфора в фосфат-ионе ($PO_4^{3-}$).

1. У кислорода ($O$) степень окисления $-2$. Степень окисления фосфора ($P$) обозначаем за $x$. Получаем: $P^xO_4^{-2}$.

2. Сумма степеней окисления в ионе равна его заряду, то есть $-3$. Составляем уравнение:
$1 \cdot x + 4 \cdot (-2) = -3$

3. Решаем уравнение:
$x - 8 = -3$
$x = -3 + 8$
$x = +5$

Следовательно, степень окисления фосфора в ионе $PO_4^{3-}$ равна $+5$.

Ответ: Чтобы найти степень окисления атома по формуле соединения, нужно: 1) определить известные степени окисления других элементов в формуле (например, $+1$ у $Na$, $-2$ у $O$); 2) обозначить искомую степень окисления за $x$; 3) составить уравнение, в котором сумма произведений степеней окисления на число атомов каждого элемента равна общему заряду частицы (нулю для молекулы или заряду иона для иона); 4) решить это уравнение относительно $x$.