Номер 489, страница 94 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

489. Определите степень окисления атомов углерода в следующих соединениях:

а) $MgCO_3$, $CF_4$, $CO$;

б) $CO_2$, $CHF_3$, $CaC_2$;

в) $H_2CO_3$, $CH_4$, $Al_4C_3$;

г) $CH_3Cl$, $(NH_4)_2CO_3$, $CO(NH_2)_2$.

Для определения степени окисления атома углерода в соединениях будем использовать следующие правила:

• Сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле равна нулю.
• Сумма степеней окисления всех атомов в ионе равна заряду иона.
• Степень окисления фтора (F) в соединениях всегда равна -1.
• Степень окисления металлов IА группы (щелочные) равна +1, IIA группы (щелочноземельные) равна +2.
• Степень окисления водорода (H) в большинстве соединений равна +1 (кроме гидридов металлов).
• Степень окисления кислорода (O) в большинстве соединений равна -2 (кроме пероксидов, надпероксидов и соединений с фтором).

а) MgCO₃, CF₄, CO

1. MgCO₃ (карбонат магния): Магний (Mg) — металл IIA группы, его степень окисления +2. Кислород (O) имеет степень окисления -2. Обозначим степень окисления углерода (C) как $x$. Молекула электронейтральна, поэтому сумма степеней окисления равна 0: $(+2) + x + 3 \cdot (-2) = 0$ $2 + x - 6 = 0$ $x = +4$. Степень окисления углерода в MgCO₃ равна +4.

2. CF₄ (тетрафторид углерода): Фтор (F) — самый электроотрицательный элемент, его степень окисления всегда -1. Обозначим степень окисления углерода (C) как $x$. Сумма степеней окисления в молекуле равна 0: $x + 4 \cdot (-1) = 0$ $x - 4 = 0$ $x = +4$. Степень окисления углерода в CF₄ равна +4.

3. CO (оксид углерода(II)): Степень окисления кислорода (O) равна -2. Обозначим степень окисления углерода (C) как $x$. Сумма степеней окисления в молекуле равна 0: $x + (-2) = 0$ $x = +2$. Степень окисления углерода в CO равна +2.

Ответ: в MgCO₃ степень окисления C равна +4; в CF₄ степень окисления C равна +4; в CO степень окисления C равна +2.

б) CO₂, CHF₃, CaC₂

1. CO₂ (оксид углерода(IV)): Степень окисления кислорода (O) равна -2. Обозначим степень окисления углерода (C) как $x$. Сумма степеней окисления в молекуле равна 0: $x + 2 \cdot (-2) = 0$ $x - 4 = 0$ $x = +4$. Степень окисления углерода в CO₂ равна +4.

2. CHF₃ (трифторметан): Степень окисления водорода (H) равна +1. Степень окисления фтора (F) равна -1. Обозначим степень окисления углерода (C) как $x$. Сумма степеней окисления в молекуле равна 0: $x + (+1) + 3 \cdot (-1) = 0$ $x + 1 - 3 = 0$ $x = +2$. Степень окисления углерода в CHF₃ равна +2.

3. CaC₂ (карбид кальция): Кальций (Ca) — металл IIA группы, его степень окисления +2. Обозначим степень окисления углерода (C) как $x$. В молекуле 2 атома углерода. Сумма степеней окисления в молекуле равна 0: $(+2) + 2 \cdot x = 0$ $2x = -2$ $x = -1$. Степень окисления углерода в CaC₂ равна -1.

Ответ: в CO₂ степень окисления C равна +4; в CHF₃ степень окисления C равна +2; в CaC₂ степень окисления C равна -1.

в) H₂CO₃, CH₄, Al₄C₃

1. H₂CO₃ (угольная кислота): Степень окисления водорода (H) равна +1. Степень окисления кислорода (O) равна -2. Обозначим степень окисления углерода (C) как $x$. Сумма степеней окисления в молекуле равна 0: $2 \cdot (+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$ $2 + x - 6 = 0$ $x = +4$. Степень окисления углерода в H₂CO₃ равна +4.

2. CH₄ (метан): Степень окисления водорода (H) равна +1. Обозначим степень окисления углерода (C) как $x$. Сумма степеней окисления в молекуле равна 0: $x + 4 \cdot (+1) = 0$ $x + 4 = 0$ $x = -4$. Степень окисления углерода в CH₄ равна -4.

3. Al₄C₃ (карбид алюминия): Алюминий (Al) — металл IIIA группы, его степень окисления +3. Обозначим степень окисления углерода (C) как $x$. В молекуле 3 атома углерода. Сумма степеней окисления в молекуле равна 0: $4 \cdot (+3) + 3 \cdot x = 0$ $12 + 3x = 0$ $3x = -12$ $x = -4$. Степень окисления углерода в Al₄C₃ равна -4.

Ответ: в H₂CO₃ степень окисления C равна +4; в CH₄ степень окисления C равна -4; в Al₄C₃ степень окисления C равна -4.

г) CH₃Cl, (NH₄)₂CO₃, CO(NH₂)₂

1. CH₃Cl (хлорметан): Степень окисления водорода (H) равна +1. Степень окисления хлора (Cl), как более электроотрицательного чем углерод элемента, равна -1. Обозначим степень окисления углерода (C) как $x$. Сумма степеней окисления в молекуле равна 0: $x + 3 \cdot (+1) + (-1) = 0$ $x + 3 - 1 = 0$ $x = -2$. Степень окисления углерода в CH₃Cl равна -2.

2. (NH₄)₂CO₃ (карбонат аммония): Это ионное соединение, состоящее из двух ионов аммония ($NH_4^+$) и одного карбонат-иона ($CO_3^{2-}$). Степень окисления углерода определяем в карбонат-ионе. Заряд иона $CO_3^{2-}$ равен -2. Степень окисления кислорода (O) равна -2. Обозначим степень окисления углерода (C) как $x$. Сумма степеней окисления в ионе равна его заряду: $x + 3 \cdot (-2) = -2$ $x - 6 = -2$ $x = +4$. Степень окисления углерода в (NH₄)₂CO₃ равна +4.

3. CO(NH₂)₂ (карбамид, мочевина): Степень окисления кислорода (O) равна -2. Степень окисления водорода (H) равна +1. Азот (N) более электроотрицателен, чем углерод и водород. В данном соединении его степень окисления -3. Обозначим степень окисления углерода (C) как $x$. Сумма степеней окисления в молекуле равна 0: $x + (-2) + 2 \cdot (-3) + 4 \cdot (+1) = 0$ $x - 2 - 6 + 4 = 0$ $x - 4 = 0$ $x = +4$. Степень окисления углерода в CO(NH₂)₂ равна +4.

Ответ: в CH₃Cl степень окисления C равна -2; в (NH₄)₂CO₃ степень окисления C равна +4; в CO(NH₂)₂ степень окисления C равна +4.