Номер 2, страница 87 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

2. По электронно-графической формуле составьте структурную, электронную и молекулярную формулы вещества. Определите степени окисления и валентность каждого из атомов. Назовите соединение.

Решение

Представленная электронно-графическая формула показывает взаимодействие одного атома углерода (C) и одного атома кислорода (O). Из диаграммы видно, что атом углерода находится в возбужденном состоянии ($1s^22s^12p^3$), что дает ему четыре неспаренных электрона, а атом кислорода — в основном состоянии ($1s^22s^22p^4$), имея два неспаренных электрона. Схема иллюстрирует образование двух ковалентных связей за счет спаривания двух пар неспаренных электронов, что приводит к образованию молекулы состава CO.

Однако для достижения большей стабильности и выполнения правила октета (наличие 8 электронов на внешней оболочке) для обоих атомов в реальной молекуле оксида углерода(II) образуется тройная связь. Эта связь включает две ковалентные связи, образованные по обменному механизму (как и предполагает схема), и одну дополнительную связь, образованную по донорно-акцепторному механизму: неподеленная электронная пара атома кислорода занимает вакантную p-орбиталь атома углерода.

Структурная, электронная и молекулярная формулы вещества

1. Молекулярная формула отражает качественный и количественный состав вещества. Поскольку в образовании молекулы участвует один атом углерода (C) и один атом кислорода (O), молекулярная формула соединения — CO.

2. Электронная формула (формула Льюиса) показывает распределение валентных электронов. В молекуле CO всего 10 валентных электронов (4 от углерода и 6 от кислорода). Чтобы удовлетворить правилу октета для обоих атомов, между ними образуется тройная связь, и у каждого атома остается по одной неподеленной электронной паре.

Электронная формула: $\text{ :C}\equiv\text{O: }$

3. Структурная формула графически изображает порядок соединения атомов и связи между ними с помощью черточек. Тройная связь обозначается тремя черточками.

Структурная формула: $C \equiv O$

Ответ: Молекулярная формула — $CO$. Электронная формула — $\text{ :C}\equiv\text{O: }$. Структурная формула — $C \equiv O$.

Степени окисления и валентность каждого из атомов

Валентность — это число химических связей, которые образует атом. В молекуле $CO$ и атом углерода, и атом кислорода образуют по три связи (одна тройная связь), следовательно, валентность каждого из них равна III.

Степень окисления — это условный заряд атома в молекуле, рассчитанный исходя из предположения, что все связи являются ионными. Кислород является более электроотрицательным элементом, чем углерод (электроотрицательность по Полингу: O ≈ 3.44, C ≈ 2.55), поэтому в оксидах он обычно проявляет степень окисления -2. Молекула $CO$ в целом электронейтральна, поэтому сумма степеней окисления всех атомов в ней равна нулю.

Пусть степень окисления углерода равна $x$.

$x + (-2) = 0$

$x = +2$

Таким образом, степень окисления углерода (C) равна +2, а степень окисления кислорода (O) — -2.

Ответ: Углерод (C): валентность III, степень окисления +2. Кислород (O): валентность III, степень окисления -2.

Название соединения

Соединение с химической формулой $CO$ имеет следующие названия:

Систематическое по номенклатуре ИЮПАК: монооксид углерода.

Другое систематическое название: оксид углерода(II).

Тривиальное (бытовое) название: угарный газ.

Ответ: Оксид углерода(II) (или монооксид углерода, угарный газ).