Страница 139 - гдз по химии 8 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

5. Разделите вещества на четыре группы по типу химической связи: $Al$, $HCl$, $AlCl_3$, $Br_2$, $NO$, $CH_4$, $CO_2$, $S_8$, $Na_2O$, $N_2$, $Mg$, $Na_2SO_4$, $NaOH$, $CaO$, $NaCl$, $NH_3$.

Какие вещества нельзя отнести только к одной группе? Почему?

Для разделения представленных веществ на группы необходимо определить тип химической связи в каждом из них. Химическую связь классифицируют на ионную, ковалентную (полярную и неполярную) и металлическую.

Вещества с ионной связью

Ионная связь образуется между атомами типичных металлов и неметаллов за счет электростатического притяжения противоположно заряженных ионов, которые образуются в результате отдачи и принятия электронов.

Примеры из списка:

$Na_2O$ (оксид натрия) - связь между катионом металла $Na^+$ и анионом неметалла $O^{2-}$.
$CaO$ (оксид кальция) - связь между катионом металла $Ca^{2+}$ и анионом неметалла $O^{2-}$.
$NaCl$ (хлорид натрия) - связь между катионом металла $Na^+$ и анионом неметалла $Cl^{-}$.
$AlCl_3$ (хлорид алюминия) - связь между металлом и неметаллом.
$NaOH$ (гидроксид натрия) - связь между катионом металла $Na^+$ и сложным гидроксид-анионом $OH^{-}$.
$Na_2SO_4$ (сульфат натрия) - связь между катионами металла $Na^+$ и сложным сульфат-анионом $SO_4^{2-}$.

Ответ: $Na_2O$, $CaO$, $NaCl$, $AlCl_3$, $NaOH$, $Na_2SO_4$.

Вещества с ковалентной полярной связью

Ковалентная полярная связь образуется между атомами разных неметаллов. Из-за разной электроотрицательности атомов общая электронная пара смещается к более электроотрицательному атому.

Примеры из списка:

$HCl$ (хлороводород) - связь между атомами водорода и хлора.
$NO$ (оксид азота(II)) - связь между атомами азота и кислорода.
$CH_4$ (метан) - связи между атомами углерода и водорода.
$CO_2$ (диоксид углерода) - связи между атомами углерода и кислорода.
$NH_3$ (аммиак) - связи между атомами азота и водорода.

Ответ: $HCl$, $NO$, $CH_4$, $CO_2$, $NH_3$.

Вещества с ковалентной неполярной связью

Ковалентная неполярная связь образуется между атомами одного и того же неметалла. Электроотрицательность атомов одинакова, поэтому общие электронные пары не смещаются.

Примеры из списка:

$Br_2$ (бром) - связь между двумя атомами брома.
$S_8$ (сера) - связи между атомами серы в молекуле.
$N_2$ (азот) - связь между двумя атомами азота.

Ответ: $Br_2$, $S_8$, $N_2$.

Вещества с металлической связью

Металлическая связь существует в простых веществах-металлах и их сплавах. Она образуется за счет притяжения между катионами металлов в узлах кристаллической решетки и обобществленными ("свободными") электронами.

Примеры из списка:

$Al$ (алюминий) - простое вещество, металл.
$Mg$ (магний) - простое вещество, металл.

Ответ: $Al$, $Mg$.

Какие вещества нельзя отнести только к одной группе? Почему?

Некоторые вещества из списка содержат в своем составе одновременно несколько типов химических связей, поэтому их нельзя однозначно отнести только к одной группе.

К таким веществам относятся $NaOH$ и $Na_2SO_4$.

1. В гидроксиде натрия ($NaOH$) присутствует как ионная, так и ковалентная полярная связь. Связь между катионом натрия ($Na^+$) и гидроксид-анионом ($OH^-$) является ионной. В то же время, внутри гидроксид-аниона связь между атомами кислорода (O) и водорода (H) является ковалентной полярной.
2. В сульфате натрия ($Na_2SO_4$) также есть несколько типов связи. Связь между катионами натрия ($Na^+$) и сульфат-анионом ($SO_4^{2-}$) является ионной. Внутри сульфат-аниона связи между атомом серы (S) и атомами кислорода (O) являются ковалентными полярными.

Также стоит отметить хлорид алюминия ($AlCl_3$), связь в котором имеет промежуточный характер. Из-за не очень большой разницы электроотрицательностей алюминия и хлора ($Δχ \approx 1.55$), связь $Al-Cl$ является ковалентной полярной со значительной долей ионного характера, поэтому его классификация может быть неоднозначной.

Ответ: Вещества $NaOH$ и $Na_2SO_4$ нельзя отнести только к одной группе, так как в их составе одновременно присутствуют и ионные, и ковалентные полярные связи.

1. Степень окисления (с. о.) – это ____________________________________

____________________________________________________________________

1. Степень окисления (с. о.) — это условный (формальный) заряд атома в молекуле или ионе, вычисленный исходя из предположения, что все химические связи в соединении являются ионными. Это означает, что общие электронные пары полностью смещены к более электроотрицательному атому.

Степень окисления является важной формальной величиной, которая используется для классификации химических веществ, составления их формул и, что особенно важно, для уравнивания окислительно-восстановительных реакций (ОВР). Важно понимать, что степень окисления — это не реальный заряд атома (за исключением простых ионов), а удобная модель. Она может принимать положительные, отрицательные, нулевые и даже дробные значения.

Основные правила для определения степени окисления:
1. Степень окисления атомов в простых веществах (например, $Fe, Cl_2, S_8$) всегда равна нулю.
2. Фтор (F), как самый электроотрицательный элемент, во всех своих соединениях имеет степень окисления -1.
3. Кислород (O) в большинстве соединений имеет степень окисления -2. Исключениями являются пероксиды (например, в перекиси водорода $H_2O_2$ степень окисления кислорода равна -1), надпероксиды (в $KO_2$ она равна -1/2) и фторид кислорода ($OF_2$), где степень окисления кислорода +2.
4. Водород (H) в соединениях с неметаллами имеет степень окисления +1, а в соединениях с активными металлами (гидридах, например, $NaH, CaH_2$) — -1.
5. Металлы IА группы (щелочные металлы) в соединениях всегда проявляют степень окисления +1, а металлы IIА группы (щелочноземельные) — +2. Алюминий (Al) — почти всегда +3.
6. Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле равна нулю.
7. Алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в сложном ионе равна заряду этого иона. Например, в ионе аммония $NH_4^+$, если степень окисления водорода +1, то степень окисления азота (x) можно найти из уравнения: $x + 4 \cdot (+1) = +1$, откуда $x = -3$.

Ответ: условный заряд атома в химическом соединении, который вычисляется на основе предположения, что все связи имеют ионный характер (то есть электронные пары полностью смещены к более электроотрицательному атому).

2. Химические элементы с постоянной степенью окисления:

1) H = , кроме гидридов ($Na\overset{-1}{H}$, $Ca\overset{-1}{H_2}$)

2) O = , кроме пероксидов ($H_2\overset{-1}{O}_2$, $K_2\overset{-1}{O}_2$) и фторидов ($\overset{+2}{O}F_2$)

3) металлы IA-группы =

4) металлы IIA-группы =

5) металлы IIIA-группы =

6) свободные атомы =

7) сумма степеней окисления всех элементов в соединении =

1) H = Водород (H) является первым элементом в периодической системе и имеет один электрон. В большинстве соединений с неметаллами, которые более электроотрицательны, водород отдает свой электрон, проявляя степень окисления $+1$. Однако в соединениях с активными металлами (гидридах), которые менее электроотрицательны, водород принимает электрон, и его степень окисления становится равной $-1$.
Ответ: $+1$

2) O = Кислород (O) — один из самых электроотрицательных элементов. В большинстве своих соединений (оксидах) он принимает два электрона для завершения внешней электронной оболочки, поэтому его степень окисления равна $-2$. Исключения составляют:

• пероксиды (например, $H_2O_2$, $K_2O_2$), где степень окисления кислорода $-1$;
• фторид кислорода($OF_2$), где фтор, как единственный более электроотрицательный элемент, забирает электроны у кислорода, и степень окисления кислорода становится $+2$.

3) металлы IA-группы = Металлы IA-группы (щелочные металлы: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) имеют на внешнем энергетическом уровне один валентный электрон. Они всегда отдают этот электрон при образовании химических соединений, приобретая устойчивую электронную конфигурацию. Поэтому их степень окисления в соединениях постоянна и равна $+1$.
Ответ: $+1$

4) металлы IIA-группы = Металлы IIA-группы (щелочноземельные металлы: Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra) имеют два валентных электрона. В химических реакциях они отдают оба этих электрона, поэтому их степень окисления во всех соединениях постоянна и равна $+2$.
Ответ: $+2$

5) металлы IIIA-группы = Металлы IIIA-группы, такие как Алюминий (Al), Бор (B), Галий (Ga), имеют три валентных электрона. В большинстве своих соединений они проявляют постоянную степень окисления, равную номеру группы, то есть $+3$.
Ответ: $+3$

6) свободные атомы = Степень окисления — это условный заряд атома в молекуле. В простых веществах, которые состоят из атомов одного химического элемента (например, $Na$, $Fe$, $O_2$, $P_4$), считается, что смещения электронной плотности между атомами не происходит. Поэтому степень окисления атомов в простых веществах всегда принимается равной нулю.
Ответ: $0$

7) сумма степеней окисления всех элементов в соединении = Любое химическое соединение (молекула) в целом является электронейтральным. Это фундаментальный принцип, который означает, что суммарный положительный заряд должен быть равен суммарному отрицательному заряду. Следовательно, алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в нейтральном соединении всегда равна нулю.
Ответ: $0$

3. Степень окисления фосфора в фосфорной кислоте $H_3PO_4$ равна

1)+3 2) +5 3) -3 4) -5 5) 0

Ответ:

Кислоте соответствует оксид с формулой _________

Степень окисления фосфора в фосфорной кислоте H₃PO₄ равна

Чтобы определить степень окисления фосфора (P) в фосфорной кислоте ($H₃PO₄$), нужно исходить из того, что суммарный заряд нейтральной молекулы равен нулю. Для этого необходимо сложить степени окисления всех входящих в нее атомов.
Примем постоянные степени окисления для водорода и кислорода:
• Степень окисления водорода (H) в кислотах равна $+1$.
• Степень окисления кислорода (O) в большинстве оксидов и кислот равна $-2$.
Пусть степень окисления фосфора (P) будет $x$.
В молекуле $H₃PO₄$ содержатся 3 атома водорода, 1 атом фосфора и 4 атома кислорода. Составим уравнение:

$3 \cdot (+1) + 1 \cdot x + 4 \cdot (-2) = 0$

Теперь решим это уравнение:

$3 + x - 8 = 0$

$x - 5 = 0$

$x = +5$

Таким образом, степень окисления фосфора в фосфорной кислоте составляет $+5$. Это соответствует варианту ответа под номером 2.

Ответ: 2) $+5$.

Кислоте соответствует оксид с формулой

Каждой кислородсодержащей кислоте соответствует так называемый кислотный оксид. В этом оксиде центральный элемент (в нашем случае фосфор) должен иметь ту же степень окисления, что и в кислоте.
Как мы уже выяснили, степень окисления фосфора в $H₃PO₄$ равна $+5$.
Следовательно, для составления формулы оксида нам нужен фосфор со степенью окисления $+5$ и кислород со степенью окисления $-2$.
Для того чтобы молекула оксида была нейтральной, суммарный положительный заряд должен быть равен суммарному отрицательному. Наименьшее общее кратное для чисел 5 и 2 равно 10.
• Чтобы получить общий заряд $+10$, нужно взять 2 атома фосфора: $2 \cdot (+5) = +10$.
• Чтобы получить общий заряд $-10$, нужно взять 5 атомов кислорода: $5 \cdot (-2) = -10$.
Соединив их, мы получаем формулу оксида: $P_2O_5$. Этот оксид называется оксидом фосфора(V).

Ответ: $P_2O_5$.