Номер 5, страница 87 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

9. Углерод, кремний и их соединения. Упражнения и задачи для самостоятельного решения - номер 5, страница 87.

Условие.

5. Составьте молекулярную и структурную формулы карбида кальция. Какую валентность и степень окисления проявляет углерод в этом соединении?

Решение.

Решение 2.

Решение

Карбид кальция — это ионное соединение, которое состоит из катиона металла и аниона, состоящего из атомов углерода.

1. Молекулярная и структурная формулы.
Кальций (Ca) — щелочноземельный металл, находится во второй группе периодической системы. В соединениях он всегда проявляет валентность II и степень окисления +2, образуя катион $Ca^{2+}$.
Карбид кальция, о котором идет речь, является ацетиленидом, то есть производным ацетилена ($C_2H_2$). В нем присутствует ацетиленид-анион, который состоит из двух атомов углерода и имеет заряд 2-, то есть $C_2^{2-}$.
Чтобы соединение было электронейтральным, на один катион кальция ($Ca^{2+}$) должен приходиться один ацетиленид-анион ($C_2^{2-}$). Таким образом, молекулярная (или, точнее, эмпирическая) формула карбида кальция — $CaC_2$.
Структурная формула должна отражать строение ацетиленид-аниона, в котором два атома углерода связаны между собой прочной тройной связью. Соединение в целом имеет ионную кристаллическую решетку, состоящую из ионов $Ca^{2+}$ и $[C \equiv C]^{2-}$.
Структурная формула: $Ca^{2+}[C \equiv C]^{2-}$

2. Валентность и степень окисления углерода.
Валентность атома — это число химических связей, которые он образует. В ионе $[C \equiv C]^{2-}$ каждый атом углерода образует три ковалентные связи с другим атомом углерода. По аналогии с большинством соединений углерода (например, с ацетиленом $H-C \equiv C-H$), где углерод всегда четырехвалентен, валентность углерода в карбиде кальция также принимается равной IV. Четвертая валентность реализуется за счет ионной связи с кальцием.
Степень окисления — это условный заряд атома в соединении. Сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле равна нулю. Степень окисления кальция постоянна и равна +2. Пусть степень окисления углерода равна $x$.
Для соединения $CaC_2$ составим уравнение:
$(+2) + 2 \cdot x = 0$
$2x = -2$
$x = -1$
Таким образом, степень окисления углерода в карбиде кальция равна -1.

Ответ:
Молекулярная формула карбида кальция: $CaC_2$.
Структурная формула: $Ca^{2+}[C \equiv C]^{2-}$.
Валентность углерода в этом соединении равна IV.
Степень окисления углерода в этом соединении равна -1.