Номер 9, страница 88 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

9. Определите валентность и степени окисления всех атомов в соединениях:

a) $\text{H} \ | \text{H}-\text{C}-\text{C}=\text{O} \ | \quad \quad | \text{H} \quad \quad \text{H}$

$\text{H}-\text{C}\equiv\text{C}-\overset{\text{H}}{\underset{\text{H}}{|\text{C}}}-\text{H}$

$\text{H} \quad \text{H} \ | \quad | \text{N}-\text{C}-\text{C}=\text{O} \ | \quad | \quad | \text{H} \quad \text{H} \quad \text{O}-\text{H}$

б) $\quad \text{H} \quad \text{H} \quad \diagdown \quad \diagup \quad \quad \text{N}-\text{N} \quad \diagup \quad \diagdown \quad \text{H} \quad \text{H}$

$\text{H}-\text{O}-\text{N}=\text{O} \quad \quad \quad \quad \searrow \quad \quad \quad \quad \text{O}$

$\text{O} \ || \text{H}-\text{O}-\text{S}-\text{O}-\text{H} \ || \text{O}$

a) 1. Уксусный альдегид ($CH_3CHO$)

Валентность определяется числом химических связей, образованных атомом.

- Атом углерода в метильной группе ($CH_3$) (обозначим $C_1$) образует 4 одинарные связи (3 с H, 1 с C). Валентность $C_1$ равна IV.

- Атом углерода в альдегидной группе ($CHO$) (обозначим $C_2$) образует 1 одинарную связь с H, 1 одинарную связь с C и 1 двойную связь с O. Всего $1+1+2=4$ связи, следовательно, валентность $C_2$ равна IV.

- Каждый атом водорода (H) образует одну одинарную связь. Валентность H равна I.

- Атом кислорода (O) образует одну двойную связь с углеродом. Валентность O равна II.

Степень окисления — это условный заряд атома в молекуле, вычисленный из предположения, что все связи имеют ионный характер.

- Электроотрицательность (ЭО) атомов: ЭО(O) > ЭО(C) > ЭО(H).

- Степень окисления каждого атома H равна +1. Степень окисления атома O равна -2.

- Для атома $C_1$: он связан с тремя атомами H (менее ЭО) и одним атомом C (одинаковая ЭО). Вклад от трех связей C-H: $3 \cdot (-1) = -3$. Вклад от связи C-C равен 0. Итоговая степень окисления $C_1$ равна -3.

- Для атома $C_2$: он связан с одним H (вклад -1), одним O (вклад +2 из-за двойной связи) и одним C (вклад 0). Итого: $-1 + 2 = +1$. Степень окисления $C_2$ равна +1.

Ответ: в $CH_3CHO$: валентность C - IV, H - I, O - II; степень окисления углерода в $CH_3$ равна -3, углерода в $CHO$ равна +1, водорода +1, кислорода -2.

2. Пропин ($CH_3C \equiv CH$)

Валентность:

- Атом углерода в группе $CH_3$ (обозначим $C_3$) образует 4 одинарные связи. Валентность IV.

- Центральный атом углерода (обозначим $C_2$) образует 1 одинарную и 1 тройную связь ($1+3=4$). Валентность IV.

- Атом углерода в группе $CH$ (обозначим $C_1$) образует 1 тройную и 1 одинарную связь ($3+1=4$). Валентность IV.

- Каждый атом водорода (H) образует одну одинарную связь. Валентность H равна I.

Степень окисления:

- Степень окисления каждого атома H равна +1.

- Для атома $C_3$: связан с тремя H (вклад $3 \cdot (-1) = -3$) и одним C (вклад 0). Степень окисления -3.

- Для атома $C_2$: связан с двумя другими атомами C. Вклад от связей C-C равен 0. Степень окисления 0.

- Для атома $C_1$: связан с одним H (вклад -1) и одним C (вклад 0). Степень окисления -1.

Ответ: в $CH_3C \equiv CH$: валентность C - IV, H - I; степень окисления $C(H_3)$ -3, $C(\text{центральный})$ 0, $C(H)$ -1, H +1.

3. Глицин ($NH_2CH_2COOH$)

Валентность:

- Атом азота (N) образует 3 одинарные связи. Валентность III.

- Атом углерода в группе $CH_2$ (обозначим $C_1$) образует 4 одинарные связи. Валентность IV.

- Атом углерода в группе $COOH$ (обозначим $C_2$) образует 2 одинарные и 1 двойную связь ($2+2=4$). Валентность IV.

- Атомы кислорода (O) образуют по две связи (один - двойную, другой - две одинарные). Валентность II.

- Атомы водорода (H) образуют по одной связи. Валентность I.

Степень окисления (ЭО: $O > N > C > H$):

- Степень окисления каждого H равна +1, каждого O равна -2.

- Для атома азота (N): связан с двумя H (вклад $2 \cdot (-1)=-2$) и одним C (вклад -1). Степень окисления -3.

- Для атома $C_1$: связан с двумя H (вклад $2 \cdot (-1)=-2$), одним N (вклад +1) и одним C (вклад 0). Итого: $-2+1=-1$. Степень окисления -1.

- Для атома $C_2$: связан с одним C (вклад 0), одним O по одинарной связи (вклад +1) и одним O по двойной связи (вклад +2). Итого: $1+2=+3$. Степень окисления +3.

Ответ: в $NH_2CH_2COOH$: валентность N - III, C - IV, O - II, H - I; степень окисления N -3, $C(H_2)$ -1, $C(OOH)$ +3, O -2, H +1.

б) 1. Гидразин ($N_2H_4$)

Валентность:

- Каждый атом азота (N) образует 3 одинарные связи (2 с H, 1 с N). Валентность N равна III.

- Каждый атом водорода (H) образует 1 одинарную связь. Валентность H равна I.

Степень окисления:

- Азот более электроотрицателен, чем водород, поэтому степень окисления H равна +1.

- Для каждого атома азота (N): он связан с двумя H (вклад $2 \cdot (-1) = -2$) и одним N (вклад 0). Степень окисления -2.

Ответ: в $N_2H_4$: валентность N - III, H - I; степень окисления N -2, H +1.

2. Азотная кислота ($HNO_3$)

Валентность:

- Атом азота (N) образует 4 связи (1 одинарную, 1 двойную, 1 донорно-акцепторную). Валентность N равна IV.

- Атомы кислорода (O) образуют по 2 связи. Валентность O равна II.

- Атом водорода (H) образует 1 связь. Валентность H равна I.

Степень окисления:

- Степень окисления водорода (H) равна +1.

- Степень окисления кислорода (O) равна -2.

- Для атома азота (N) степень окисления $x$ найдем из электронейтральности молекулы: $(+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$, откуда $x = +5$. Степень окисления N равна +5.

Ответ: в $HNO_3$: валентность N - IV, O - II, H - I; степень окисления N +5, O -2, H +1.

3. Серная кислота ($H_2SO_4$)

Валентность:

- Атом серы (S) образует 6 связей (2 одинарные, 2 двойные). Валентность S равна VI.

- Атомы кислорода (O) образуют по 2 связи. Валентность O равна II.

- Атомы водорода (H) образуют по 1 связи. Валентность H равна I.

Степень окисления:

- Степень окисления водорода (H) равна +1.

- Степень окисления кислорода (O) равна -2.

- Для атома серы (S) степень окисления $x$ найдем из электронейтральности молекулы: $2 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0$, откуда $x = +6$. Степень окисления S равна +6.

Ответ: в $H_2SO_4$: валентность S - VI, O - II, H - I; степень окисления S +6, O -2, H +1.