Номер 901, страница 146 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

901. Определите степень окисления атомов кислорода в веществах:

а) $O_2$, $BaO_2$, $AlOHCl_2$, $Na_3[Al(OH)_6]$, $C_2H_5OH$;

б) $H_2O_2$, $OF_2$, $NaOH$, $CH_3CHO$, $O_3$;

в) $H_2O$, $Fe_3O_4$, $Li_2[Be(OH)_4]$, $Cs_2O$, $C_6H_{12}O_6$.

Для определения степени окисления атомов кислорода в соединениях будем руководствоваться следующими основными правилами:

1. Сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле равна нулю.

2. Степень окисления атомов в простых веществах равна нулю.

3. Степень окисления щелочных металлов (Li, Na, K, Cs) в соединениях всегда равна $+1$, а щелочноземельных (Mg, Ca, Ba) — $+2$.

4. Степень окисления водорода в большинстве соединений равна $+1$.

5. Степень окисления фтора, самого электроотрицательного элемента, в соединениях всегда равна $-1$.

6. Степень окисления кислорода в большинстве соединений равна $-2$, за исключением пероксидов ($-1$), надпероксидов ($-1/2$) и соединений с фтором (например, $+2$ в $OF_2$).

а)Решение

- $O_2$ (молекула кислорода): это простое вещество, поэтому, согласно правилу 2, степень окисления атомов кислорода в нем равна $0$.

- $BaO_2$ (пероксид бария): барий ($Ba$) — щелочноземельный металл, его степень окисления всегда $+2$ (правило 3). Молекула электронейтральна. Пусть степень окисления кислорода $x$. Составим уравнение, исходя из правила 1:

$(+2) + 2 \cdot x = 0$

$2x = -2$

$x = -1$

Степень окисления кислорода в пероксиде бария равна $-1$.

- $AlOHCl_2$ (гидроксохлорид алюминия): степень окисления алюминия ($Al$) в соединениях, как правило, $+3$. Степень окисления хлора ($Cl$) как более электроотрицательного элемента (чем Al, O, H) равна $-1$. Степень окисления водорода ($H$) равна $+1$. Обозначим степень окисления кислорода ($O$) за $x$. Сумма степеней окисления в молекуле равна 0:

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

$3 + x + 1 - 2 = 0$

$x + 2 = 0$

$x = -2$

Степень окисления кислорода равна $-2$.

- $Na_3[Al(OH)_6]$ (гексагидроксоалюминат натрия): натрий ($Na$) — щелочной металл, его степень окисления $+1$. Алюминий ($Al$) имеет степень окисления $+3$, водород ($H$) — $+1$. Обозначим степень окисления кислорода за $x$. Сумма степеней окисления в молекуле равна 0:

$3 \cdot (+1) + (+3) + 6 \cdot (x + (+1)) = 0$

$3 + 3 + 6x + 6 = 0$

$6x + 12 = 0$

$6x = -12$

$x = -2$

Степень окисления кислорода равна $-2$.

- $C_2H_5OH$ (этанол): в органических соединениях кислород, как правило, имеет степень окисления $-2$. В гидроксильной группе ($-OH$) водород имеет степень окисления $+1$. Кислород связан с менее электроотрицательными атомами углерода и водорода, поэтому его степень окисления будет $-2$.

Ответ: в $O_2$ степень окисления кислорода $0$; в $BaO_2$ — $-1$; в $AlOHCl_2$ — $-2$; в $Na_3[Al(OH)_6]$ — $-2$; в $C_2H_5OH$ — $-2$.

б)Решение

- $H_2O_2$ (пероксид водорода): степень окисления водорода ($H$) равна $+1$. Обозначим степень окисления кислорода за $x$.

$2 \cdot (+1) + 2 \cdot x = 0$

$2 + 2x = 0$

$x = -1$

Степень окисления кислорода равна $-1$.

- $OF_2$ (фторид кислорода): фтор ($F$) — самый электроотрицательный элемент, его степень окисления в соединениях всегда $-1$. Обозначим степень окисления кислорода за $x$.

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

$x - 2 = 0$

$x = +2$

Степень окисления кислорода равна $+2$.

- $NaOH$ (гидроксид натрия): натрий ($Na$) имеет степень окисления $+1$, водород ($H$) — $+1$. Обозначим степень окисления кислорода за $x$.

$(+1) + x + (+1) = 0$

$x + 2 = 0$

$x = -2$

Степень окисления кислорода равна $-2$.

- $CH_3CHO$ (ацетальдегид): в этом органическом соединении кислород входит в состав карбонильной группы ($C=O$). Он связан двойной связью с атомом углерода, который менее электроотрицателен. Поэтому степень окисления кислорода равна $-2$.

- $O_3$ (озон): это аллотропная модификация кислорода, то есть простое вещество. Степень окисления атомов кислорода в нем равна $0$.

Ответ: в $H_2O_2$ степень окисления кислорода $-1$; в $OF_2$ — $+2$; в $NaOH$ — $-2$; в $CH_3CHO$ — $-2$; в $O_3$ — $0$.

в)Решение

- $H_2O$ (вода): степень окисления водорода ($H$) равна $+1$. Обозначим степень окисления кислорода за $x$.

$2 \cdot (+1) + x = 0$

$x = -2$

Степень окисления кислорода равна $-2$.

- $Fe_3O_4$ (оксид железа(II,III) или железная окалина): это смешанный оксид, который можно представить как соединение двух оксидов: $FeO \cdot Fe_2O_3$. В обоих оксидах ($FeO$ и $Fe_2O_3$) кислород, как более электроотрицательный элемент, проявляет свою типичную степень окисления $-2$.

- $Li_2[Be(OH)_4]$ (тетрагидроксобериллат лития): литий ($Li$) — щелочной металл, его степень окисления $+1$. Бериллий ($Be$) — элемент второй группы, его степень окисления $+2$. Водород ($H$) имеет степень окисления $+1$. Обозначим степень окисления кислорода за $x$.

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

$2 + 2 + 4x + 4 = 0$

$4x + 8 = 0$

$4x = -8$

$x = -2$

Степень окисления кислорода равна $-2$.

- $Cs_2O$ (оксид цезия): цезий ($Cs$) — щелочной металл, его степень окисления $+1$. Обозначим степень окисления кислорода за $x$.

$2 \cdot (+1) + x = 0$

$x = -2$

Степень окисления кислорода равна $-2$.

- $C_6H_{12}O_6$ (глюкоза): в этом углеводе кислород входит в состав гидроксильных групп и простоэфирной (гемиацетальной) связи. Во всех случаях он связан с менее электроотрицательными атомами углерода и водорода, поэтому его степень окисления равна $-2$.

Ответ: в $H_2O$ степень окисления кислорода $-2$; в $Fe_3O_4$ — $-2$; в $Li_2[Be(OH)_4]$ — $-2$; в $Cs_2O$ — $-2$; в $C_6H_{12}O_6$ — $-2$.