Номер 488, страница 94 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

488. Какие степени окисления проявляет атом углерода в соединениях? Приведите по одному примеру соединений с указанными степенями окисления атомов углерода.

Атом углерода, как элемент IVА группы периодической системы, проявляет в соединениях широкий диапазон степеней окисления: от -4 (низшая) до +4 (высшая), включая все промежуточные целочисленные значения. Это обусловлено его способностью как принимать, так и отдавать валентные электроны, а также образовывать многочисленные ковалентные связи.

Степень окисления -4: В соединениях с менее электроотрицательными элементами, такими как водород или активные металлы, углерод проявляет свою низшую степень окисления. В молекуле метана $CH_4$ степень окисления водорода принимается за +1. Поскольку молекула в целом электронейтральна, сумма степеней окисления всех атомов равна нулю. Если степень окисления углерода обозначить как $x$, то получим уравнение: $x + 4 \cdot (+1) = 0$, из которого следует, что $x = -4$.

Ответ: метан, $CH_4$.

Степень окисления -3: Такая степень окисления характерна для атомов углерода, связанных друг с другом и с атомами водорода, например, в этане $C_2H_6$. Степень окисления водорода +1. Для двух атомов углерода суммарный заряд должен компенсировать заряд шести атомов водорода. Расчет для одного атома углерода ($x$): $2x + 6 \cdot (+1) = 0$, откуда $2x = -6$ и $x = -3$.

Ответ: этан, $C_2H_6$.

Степень окисления -2: Данную степень окисления атом углерода имеет, например, в метиловом спирте (метаноле) $CH_3OH$. В этой молекуле степень окисления кислорода равна -2, а водорода +1. Для атома углерода ($x$): $x + 3 \cdot (+1) + (-2) + (+1) = 0$, что дает $x + 2 = 0$, откуда $x = -2$.

Ответ: метанол, $CH_3OH$.

Степень окисления -1: В молекуле ацетилена $C_2H_2$ каждый из двух атомов углерода имеет степень окисления -1. Атомы водорода имеют степень окисления +1. Расчет: $2x + 2 \cdot (+1) = 0$, откуда $2x = -2$ и $x = -1$.

Ответ: ацетилен, $C_2H_2$.

Степень окисления 0: Нулевую степень окисления углерод имеет в виде простого вещества (например, алмаз, графит, $C$), а также в некоторых сложных соединениях. Примером может служить формальдегид (метаналь) $CH_2O$. Степень окисления кислорода -2, водорода +1. Для углерода ($x$): $x + 2 \cdot (+1) + (-2) = 0$, откуда $x=0$.

Ответ: формальдегид, $CH_2O$.

Степень окисления +1: Эта степень окисления встречается реже, например, в дихлорацетилене $C_2Cl_2$. Хлор более электроотрицателен, чем углерод, и его степень окисления равна -1. Расчет для углерода ($x$): $2x + 2 \cdot (-1) = 0$, откуда $2x = 2$ и $x = +1$.

Ответ: дихлорацетилен, $C_2Cl_2$.

Степень окисления +2: Эту степень окисления углерод проявляет в оксиде углерода(II) (угарном газе) $CO$. Кислород, как более электроотрицательный элемент, имеет степень окисления -2. Для электронейтральности молекулы углерод должен иметь степень окисления +2. Расчет: $x + (-2) = 0$, откуда $x = +2$.

Ответ: оксид углерода(II), $CO$.

Степень окисления +3: В щавелевой кислоте $H_2C_2O_4$ атомы углерода имеют степень окисления +3. Степень окисления водорода +1, кислорода -2. Расчет: $2 \cdot (+1) + 2x + 4 \cdot (-2) = 0$, что дает $2 + 2x - 8 = 0$, или $2x = 6$, откуда $x = +3$.

Ответ: щавелевая кислота, $H_2C_2O_4$.

Степень окисления +4: Высшую степень окисления +4 углерод проявляет в соединениях с наиболее электроотрицательными элементами, например, с кислородом или фтором. В оксиде углерода(IV) (углекислом газе) $CO_2$ степень окисления кислорода равна -2. Для углерода ($x$): $x + 2 \cdot (-2) = 0$, откуда $x = +4$.

Ответ: оксид углерода(IV), $CO_2$.