Номер 8, страница 327 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян

8. Степени окисления и валентности атомов химических элементов численно равны в молекулах

1) этилена

2) этана

3) метана

4) хлорметана

5) углекислого газа

Для решения этой задачи необходимо для каждого вещества определить валентности и степени окисления всех входящих в его состав атомов и сравнить их численные значения. Валентность – это число химических связей, которые образует атом, она всегда положительна. Степень окисления – это условный заряд атома в молекуле, вычисленный из предположения, что все связи являются ионными, она может быть положительной, отрицательной или равной нулю.

1) этилена

Химическая формула этилена – $C_2H_4$. Структурная формула: $H_2C=CH_2$.

Валентность: каждый атом углерода (C) образует 4 связи (двойную связь с другим атомом C и две одинарные с атомами H), следовательно, валентность углерода равна IV. Каждый атом водорода (H) образует одну связь, его валентность равна I.

Степень окисления: степень окисления водорода в соединениях с неметаллами принимается равной +1. Молекула электронейтральна, поэтому сумма степеней окисления всех атомов равна нулю. Пусть степень окисления углерода $x$. Тогда: $2 \cdot x + 4 \cdot (+1) = 0$, откуда $2x = -4$, и $x = -2$. Степень окисления углерода – -2, водорода – +1.

Сравнение: для атома C валентность IV, а модуль степени окисления $|-2| = 2$. Значения не равны ($4 \neq 2$). Для атома H валентность I, а модуль степени окисления $|+1| = 1$. Значения равны. Так как условие выполняется не для всех атомов, этот вариант не подходит.

Ответ: в молекуле этилена численные значения валентности и степени окисления равны не для всех атомов.

2) этана

Химическая формула этана – $C_2H_6$. Структурная формула: $H_3C-CH_3$.

Валентность: каждый атом углерода (C) образует 4 связи (одну с другим атомом C и три с атомами H), его валентность равна IV. Каждый атом водорода (H) образует одну связь, его валентность равна I.

Степень окисления: степень окисления водорода +1. Пусть степень окисления углерода $x$. Тогда: $2 \cdot x + 6 \cdot (+1) = 0$, откуда $2x = -6$, и $x = -3$. Степень окисления углерода – -3, водорода – +1.

Сравнение: для атома C валентность IV, а модуль степени окисления $|-3| = 3$. Значения не равны ($4 \neq 3$). Для атома H валентность I, а модуль степени окисления $|+1| = 1$. Значения равны. Так как условие выполняется не для всех атомов, этот вариант не подходит.

Ответ: в молекуле этана численные значения валентности и степени окисления равны не для всех атомов.

3) метана

Химическая формула метана – $CH_4$.

Валентность: атом углерода (C) образует 4 связи с четырьмя атомами водорода, его валентность равна IV. Каждый атом водорода (H) образует одну связь, его валентность равна I.

Степень окисления: степень окисления водорода +1. Пусть степень окисления углерода $x$. Тогда: $x + 4 \cdot (+1) = 0$, откуда $x = -4$. Степень окисления углерода – -4, водорода – +1.

Сравнение: для атома C валентность IV, а модуль степени окисления $|-4| = 4$. Значения равны. Для атома H валентность I, а модуль степени окисления $|+1| = 1$. Значения равны. Условие выполняется для всех атомов.

Ответ: в молекуле метана численные значения валентности и степени окисления равны для всех атомов.

4) хлорметана

Химическая формула хлорметана – $CH_3Cl$.

Валентность: атом углерода (C) образует 4 связи, его валентность IV. Атомы водорода (H) и хлора (Cl) образуют по одной связи, их валентность I.

Степень окисления: степень окисления водорода +1, хлора (как более электроотрицательного элемента) -1. Пусть степень окисления углерода $x$. Тогда: $x + 3 \cdot (+1) + 1 \cdot (-1) = 0$, откуда $x + 2 = 0$, и $x = -2$. Степень окисления углерода – -2, водорода – +1, хлора – -1.

Сравнение: для атома C валентность IV, а модуль степени окисления $|-2| = 2$. Значения не равны ($4 \neq 2$). Для атомов H и Cl валентность I и модули степеней окисления $|+1| = 1$ и $|-1| = 1$ соответственно равны. Так как условие выполняется не для всех атомов, этот вариант не подходит.

Ответ: в молекуле хлорметана численные значения валентности и степени окисления равны не для всех атомов.

5) углекислого газа

Химическая формула углекислого газа – $CO_2$. Структурная формула: $O=C=O$.

Валентность: атом углерода (C) образует 4 связи (две двойные), его валентность IV. Каждый атом кислорода (O) образует 2 связи (одну двойную), его валентность II.

Степень окисления: степень окисления кислорода (кроме пероксидов и фторидов) -2. Пусть степень окисления углерода $x$. Тогда: $x + 2 \cdot (-2) = 0$, откуда $x = +4$. Степень окисления углерода – +4, кислорода – -2.

Сравнение: для атома C валентность IV, а модуль степени окисления $|+4| = 4$. Значения равны. Для атома O валентность II, а модуль степени окисления $|-2| = 2$. Значения равны. Условие выполняется для всех атомов.

Ответ: в молекуле углекислого газа численные значения валентности и степени окисления равны для всех атомов.