Номер 6, 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 6, страница 87.

Условие.

6. Какую валентность и степень окисления проявляет углерод в угарном газе и в углекислом газе? В каком случае эти величины численно не совпадают? Почему?

Решение.

Решение 2.

В угарном газе (CO)

Степень окисления углерода в угарном газе ($CO$) равна +2. Это рассчитывается исходя из того, что кислород в оксидах обычно проявляет степень окисления -2, а молекула в целом электронейтральна: $x + (-2) = 0$, следовательно, $x = +2$.

Валентность углерода в $CO$ равна III. Структура молекулы угарного газа описывается тройной связью между атомами углерода и кислорода ($C \equiv O$). Две связи образуются по обменному механизму (каждый атом предоставляет по два электрона), а третья связь — по донорно-акцепторному механизму (атом кислорода является донором электронной пары, а атом углерода — акцептором). Таким образом, атом углерода образует три химические связи.

Ответ: в угарном газе ($CO$) углерод проявляет валентность III и степень окисления +2.

В углекислом газе ($CO_2$)

Степень окисления углерода в углекислом газе ($CO_2$) равна +4. Степень окисления кислорода равна -2, а молекула электронейтральна: $x + 2 \cdot (-2) = 0$, следовательно, $x = +4$.

Валентность углерода в $CO_2$ равна IV. В молекуле углекислого газа атом углерода связан с двумя атомами кислорода двойными связями ($O=C=O$). Общее число химических связей, образованных атомом углерода, равно четырем.

Ответ: в углекислом газе ($CO_2$) углерод проявляет валентность IV и степень окисления +4.

В каком случае эти величины численно не совпадают? Почему?

Валентность и степень окисления углерода численно не совпадают в случае угарного газа ($CO$), где валентность равна III, а степень окисления +2.

Причина этого расхождения заключается в наличии в молекуле $CO$ связи, образованной по донорно-акцепторному механизму. Валентность учитывает общее число ковалентных связей, образованных атомом (в данном случае их три). Степень окисления — это условный заряд атома, рассчитанный из предположения, что все связи являются ионными и электроны полностью смещены к более электроотрицательному атому (кислороду). Из-за наличия донорно-акцепторной связи от кислорода к углероду, формальный подсчет электронов для определения степени окисления дает значение +2, в то время как общее число связей (валентность) равно III.

Ответ: величины не совпадают в угарном газе ($CO$). Это связано с тем, что одна из трех ковалентных связей (определяющих валентность III) образована по донорно-акцепторному механизму, что приводит к формальному значению степени окисления +2.