Номер C, страница 72 - гдз по химии 9 класс учебник Усманова, Сакарьянова

C

1. Определите степени окисления кислотообразующих элементов и назовите соединения: $H_2S$, $H_2SO_4$, $HNO_3$, $HNO_2$, $H_3PO_4$.

2. Составьте графические формулы кислот, перечисленных в задании 1.

3. В нижней части Периодической системы даны общие формулы оксидов элементов в высших валентностях и формулы водородных соединений неметаллов. Какой вывод можно сделать о степенях окисления неметаллов в кислородных и водородных соединениях?

4. В какой паре элементов связь более полярна? Na – P, Na – S, Na – Si.

5. Напишите электронные уравнения для следующих превращений:

$\begin{array}{ccc} \overset{0}{N} & \rightarrow & \overset{-3}{N} \\ & \downarrow & \\ & \overset{+5}{N} & \end{array}$

$\begin{array}{ccc} \overset{0}{Cl} & \rightarrow & \overset{-1}{Cl} \\ & \downarrow & \\ & \overset{+2}{Cl} & \end{array}$

$\begin{array}{ccccccc} \overset{+6}{S} & \leftarrow & \overset{0}{S} & \rightarrow & \overset{-2}{S} \\ & & \downarrow \\ & & \overset{+4}{S} \end{array}$

1. Определите степени окисления кислотообразующих элементов и назовите соединения: H₂S, H₂SO₄, H₂SO₃, HNO₃, HNO₂, H₃PO₄.

Степень окисления (С.О.) водорода в кислотах равна $+1$, а кислорода $-2$. Молекула электронейтральна, поэтому сумма степеней окисления всех атомов в ней равна 0.

- Для $H_2S$: Пусть С.О. серы $x$. $2 \cdot (+1) + x = 0$, отсюда $x = -2$.

$\text{H}_2\overset{-2}{\text{S}}$ - сероводородная кислота, степень окисления серы $-2$.

- Для $H_2SO_4$: Пусть С.О. серы $x$. $2 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0$, отсюда $2 + x - 8 = 0$, $x = +6$.

$\text{H}_2\overset{+6}{\text{S}}\text{O}_4$ - серная кислота, степень окисления серы $+6$.

- Для $H_2SO_3$: Пусть С.О. серы $x$. $2 \cdot (+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$, отсюда $2 + x - 6 = 0$, $x = +4$.

$\text{H}_2\overset{+4}{\text{S}}\text{O}_3$ - сернистая кислота, степень окисления серы $+4$.

- Для $HNO_3$: Пусть С.О. азота $x$. $1 \cdot (+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$, отсюда $1 + x - 6 = 0$, $x = +5$.

$\text{H}\overset{+5}{\text{N}}\text{O}_3$ - азотная кислота, степень окисления азота $+5$.

- Для $HNO_2$: Пусть С.О. азота $x$. $1 \cdot (+1) + x + 2 \cdot (-2) = 0$, отсюда $1 + x - 4 = 0$, $x = +3$.

$\text{H}\overset{+3}{\text{N}}\text{O}_2$ - азотистая кислота, степень окисления азота $+3$.

- Для $H_3PO_4$: Пусть С.О. фосфора $x$. $3 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0$, отсюда $3 + x - 8 = 0$, $x = +5$.

$\text{H}_3\overset{+5}{\text{P}}\text{O}_4$ - ортофосфорная (или фосфорная) кислота, степень окисления фосфора $+5$.

Ответ: Степень окисления серы в $H_2S$ равна $-2$ (сероводородная кислота), в $H_2SO_4$ равна $+6$ (серная кислота), в $H_2SO_3$ равна $+4$ (сернистая кислота). Степень окисления азота в $HNO_3$ равна $+5$ (азотная кислота), в $HNO_2$ равна $+3$ (азотистая кислота). Степень окисления фосфора в $H_3PO_4$ равна $+5$ (ортофосфорная кислота).

2. Составьте графические формулы кислот, перечисленных в задании 1.

Графические (структурные) формулы показывают порядок соединения атомов в молекуле.

- $H_2S$ (сероводородная кислота):

$H-S-H$

- $H_2SO_4$ (серная кислота):

$H-O-\overset{\displaystyle O}{\overset{||}{S}}-O-H$

$\ \ \ \ \ \ \ \ ||$

$\ \ \ \ \ \ \ \ O$

- $H_2SO_3$ (сернистая кислота):

$H-O-\overset{\displaystyle ..}{S}-O-H$

$\ \ \ \ \ \ \ \ ||$

$\ \ \ \ \ \ \ \ O$

- $HNO_3$ (азотная кислота):

$H-O-N=O$

$\ \ \ \ \ \ \ \ \ |$

$\ \ \ \ \ \ \ \ \ O$

- $HNO_2$ (азотистая кислота):

$H-O-N=O$

- $H_3PO_4$ (ортофосфорная кислота):

$\ \ \ \ \ \ \ \ O$

$\ \ \ \ \ \ \ \ ||$

$H-O-P-O-H$

$\ \ \ \ \ \ \ \ |$

$\ \ \ \ \ \ \ \ O-H$

Ответ: Графические формулы соединений представлены выше.

3. В нижней части Периодической системы даны общие формулы оксидов элементов в высших валентностях и формулы водородных соединений неметаллов. Какой вывод можно сделать о степенях окисления неметаллов в кислородных и водородных соединениях?

Анализ общих формул высших оксидов и летучих водородных соединений для элементов главных подгрупп позволяет сделать следующие выводы о степенях окисления неметаллов:

1. В соединениях с кислородом (более электроотрицательным элементом) неметаллы проявляют положительные степени окисления. Высшая положительная степень окисления неметалла, как правило, численно равна номеру группы, в которой он находится в Периодической системе. Например, для серы (VI группа) высшая степень окисления $+6$ (в $SO_3$, $H_2SO_4$), для азота (V группа) — $+5$ (в $N_2O_5$, $HNO_3$), для хлора (VII группа) — $+7$ (в $Cl_2O_7$, $HClO_4$).

2. В соединениях с водородом (менее электроотрицательным элементом) неметаллы проявляют отрицательные степени окисления. Низшая (наиболее отрицательная) степень окисления неметалла равна разности (номер группы - 8). Например, для серы (VI группа) низшая степень окисления $6 - 8 = -2$ (в $H_2S$), для азота (V группа) $5 - 8 = -3$ (в $NH_3$), для хлора (VII группа) $7 - 8 = -1$ (в $HCl$).

Ответ: Высшая положительная степень окисления неметаллов в кислородных соединениях (оксидах, кислотах) обычно равна номеру группы элемента. Низшая отрицательная степень окисления неметаллов в водородных соединениях равна (номер группы - 8).

4. В какой паре элементов связь более полярна? Na - P, Na - S, Na - Si.

Полярность ковалентной связи определяется разностью электроотрицательностей ($\Delta\chi$) связываемых атомов. Чем больше эта разность, тем более полярной является связь.

Все три пары содержат атом натрия ($Na$), поэтому для сравнения полярности связей $Na-P$, $Na-S$ и $Na-Si$ необходимо сравнить электроотрицательности фосфора ($P$), серы ($S$) и кремния ($Si$).

Элементы $Si$, $P$, $S$ находятся в одном, третьем, периоде. Электроотрицательность в периоде возрастает слева направо. Таким образом, ряд электроотрицательностей выглядит так: $\chi(Si) < \chi(P) < \chi(S)$.

Поскольку электроотрицательность натрия ($Na$) — величина постоянная в данном сравнении, наибольшая разность электроотрицательностей будет в паре с элементом, обладающим наибольшей электроотрицательностью, то есть с серой ($S$).

Проверим с помощью числовых значений электроотрицательности по Полингу:

$\chi(Na) = 0.93$; $\chi(Si) = 1.90$; $\chi(P) = 2.19$; $\chi(S) = 2.58$.

$\Delta\chi(Na-Si) = 1.90 - 0.93 = 0.97$

$\Delta\chi(Na-P) = 2.19 - 0.93 = 1.26$

$\Delta\chi(Na-S) = 2.58 - 0.93 = 1.65$

Наибольшая разность электроотрицательностей наблюдается в паре $Na-S$.

Ответ: Связь более полярна в паре $Na-S$.

5. Напишите электронные уравнения для следующих превращений:

Электронные уравнения (схемы полуреакций) показывают процесс отдачи или присоединения электронов атомом или ионом.

- Превращения азота:

$\overset{0}{\text{N}} \to \overset{-3}{\text{N}}$ (степень окисления понижается, атом принимает электроны - восстановление)

$\overset{0}{\text{N}} + 3e^- \to \overset{-3}{\text{N}}$

$\overset{0}{\text{N}} \to \overset{+5}{\text{N}}$ (степень окисления повышается, атом отдает электроны - окисление)

$\overset{0}{\text{N}} - 5e^- \to \overset{+5}{\text{N}}$

- Превращения хлора:

$\overset{0}{\text{Cl}} \to \overset{-1}{\text{Cl}}$ (восстановление)

$\overset{0}{\text{Cl}} + 1e^- \to \overset{-1}{\text{Cl}}$

$\overset{0}{\text{Cl}} \to \overset{+3}{\text{Cl}}$ (окисление)

$\overset{0}{\text{Cl}} - 3e^- \to \overset{+3}{\text{Cl}}$

- Превращения серы:

$\overset{+6}{\text{S}} \to \overset{0}{\text{S}}$ (восстановление)

$\overset{+6}{\text{S}} + 6e^- \to \overset{0}{\text{S}}$

$\overset{0}{\text{S}} \to \overset{-2}{\text{S}}$ (восстановление)

$\overset{0}{\text{S}} + 2e^- \to \overset{-2}{\text{S}}$

$\overset{+6}{\text{S}} \to \overset{+4}{\text{S}}$ (восстановление)

$\overset{+6}{\text{S}} + 2e^- \to \overset{+4}{\text{S}}$

Ответ:

$\overset{0}{\text{N}} + 3e^- \to \overset{-3}{\text{N}}$; $\overset{0}{\text{N}} - 5e^- \to \overset{+5}{\text{N}}$

$\overset{0}{\text{Cl}} + 1e^- \to \overset{-1}{\text{Cl}}$; $\overset{0}{\text{Cl}} - 3e^- \to \overset{+3}{\text{Cl}}$

$\overset{+6}{\text{S}} + 6e^- \to \overset{0}{\text{S}}$; $\overset{0}{\text{S}} + 2e^- \to \overset{-2}{\text{S}}$; $\overset{+6}{\text{S}} + 2e^- \to \overset{+4}{\text{S}}$