Номер 52, страница 16 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

52. Определите степени окисления всех атомов в веществах:

а) $O_3$, $Mg$, $NaBr$, $Na_2S$;

б) $AlF_3$, $S_8$, $LiOH$, $Ca(OH)_2$;

в) $HNO_3$, $H_2SO_3$, $CaH_2$, $NaHSO_4$;

г) $Fe_2(SO_4)_3$, $C_2H_6$, $Na_2O_2$, $H_3PO_3$;

д) $Ca(HCO_3)_2$, $P_4$, $Fe_3O_4$, $H_2O_2$;

е) $KClO_3$, $HNO_2$, $KMnO_4$, $Na_2S_2O_3$.

а) В озоне ($O_3$) и магнии ($Mg$) атомы находятся в составе простых веществ, поэтому их степень окисления равна 0.

В бромиде натрия ($NaBr$) натрий (Na) — щелочной металл (I группа), его степень окисления постоянна и равна +1. Молекула электронейтральна, поэтому сумма степеней окисления равна 0. Пусть степень окисления брома (Br) — x. Составим уравнение: $1 + x = 0$, откуда $x = -1$.

В сульфиде натрия ($Na_2S$) степень окисления натрия (Na) также +1. Пусть степень окисления серы (S) — y. Тогда $2 \cdot (+1) + y = 0$, откуда $2 + y = 0$ и $y = -2$.

Ответ: $O_3^0$; $Mg^0$; $Na^{+1}Br^{-1}$; $Na_2^{+1}S^{-2}$.

б) Во фториде алюминия ($AlF_3$) фтор (F) — самый электроотрицательный элемент, его степень окисления всегда -1. Степень окисления алюминия (Al) — x. Тогда $x + 3 \cdot (-1) = 0$, откуда $x - 3 = 0$ и $x = +3$.

В ромбической сере ($S_8$) атомы серы находятся в составе простого вещества, поэтому их степень окисления равна 0.

В гидроксиде лития ($LiOH$) литий (Li) — щелочной металл (+1), водород (H) в соединениях с неметаллами имеет степень окисления +1, а кислород (O) в большинстве соединений -2. Проверка: $(+1) + (-2) + (+1) = 0$.

В гидроксиде кальция ($Ca(OH)_2$) кальций (Ca) — щелочноземельный металл (II группа), его степень окисления +2. В гидроксид-ионе ($OH^-$) кислород имеет степень окисления -2, а водород +1. Проверка: $(+2) + 2 \cdot ((-2) + (+1)) = 2 - 2 = 0$.

Ответ: $Al^{+3}F_3^{-1}$; $S_8^0$; $Li^{+1}O^{-2}H^{+1}$; $Ca^{+2}(O^{-2}H^{+1})_2$.

в) В азотной кислоте ($HNO_3$) степень окисления водорода (H) +1, кислорода (O) -2. Пусть степень окисления азота (N) — x. Тогда $(+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$, откуда $1 + x - 6 = 0$ и $x = +5$.

В сернистой кислоте ($H_2SO_3$) степень окисления водорода (H) +1, кислорода (O) -2. Пусть степень окисления серы (S) — y. Тогда $2 \cdot (+1) + y + 3 \cdot (-2) = 0$, откуда $2 + y - 6 = 0$ и $y = +4$.

В гидриде кальция ($CaH_2$) кальций (Ca) имеет степень окисления +2. Это гидрид металла, поэтому водород (H) имеет степень окисления -1. Проверка: $(+2) + 2 \cdot (-1) = 0$.

В гидросульфате натрия ($NaHSO_4$) натрий (Na) имеет степень окисления +1, водород (H) +1, кислород (O) -2. Пусть степень окисления серы (S) — z. Тогда $(+1) + (+1) + z + 4 \cdot (-2) = 0$, откуда $2 + z - 8 = 0$ и $z = +6$.

Ответ: $H^{+1}N^{+5}O_3^{-2}$; $H_2^{+1}S^{+4}O_3^{-2}$; $Ca^{+2}H_2^{-1}$; $Na^{+1}H^{+1}S^{+6}O_4^{-2}$.

г) В сульфате железа(III) ($Fe_2(SO_4)_3$) сульфат-ион ($SO_4^{2-}$) имеет заряд -2. В нем степень окисления кислорода (O) -2, тогда степень окисления серы (S) можно найти из уравнения $s + 4 \cdot (-2) = -2$, откуда $s = +6$. Степень окисления железа (Fe) — x. Тогда $2x + 3 \cdot (-2) = 0$, откуда $2x = 6$ и $x = +3$.

В этане ($C_2H_6$) водород (H) связан с менее электроотрицательным углеродом (C), поэтому степень окисления водорода +1. Пусть степень окисления углерода — y. Тогда $2y + 6 \cdot (+1) = 0$, откуда $2y = -6$ и $y = -3$.

В пероксиде натрия ($Na_2O_2$) натрий (Na) имеет степень окисления +1. Это пероксид, поэтому степень окисления кислорода (O) равна -1. Проверка: $2 \cdot (+1) + 2 \cdot (-1) = 0$.

В фосфористой кислоте ($H_3PO_3$) степень окисления водорода (H) +1, кислорода (O) -2. Пусть степень окисления фосфора (P) — z. Тогда $3 \cdot (+1) + z + 3 \cdot (-2) = 0$, откуда $3 + z - 6 = 0$ и $z = +3$.

Ответ: $Fe_2^{+3}(S^{+6}O_4^{-2})_3$; $C_2^{-3}H_6^{+1}$; $Na_2^{+1}O_2^{-1}$; $H_3^{+1}P^{+3}O_3^{-2}$.

д) В гидрокарбонате кальция ($Ca(HCO_3)_2$) кальций (Ca) имеет степень окисления +2. Гидрокарбонат-ион ($HCO_3^-$) имеет заряд -1. В нем водород (H) +1, кислород (O) -2. Пусть степень окисления углерода (C) — x. Тогда $(+1) + x + 3 \cdot (-2) = -1$, откуда $x - 5 = -1$ и $x = +4$.

В белом фосфоре ($P_4$) атомы фосфора находятся в составе простого вещества, их степень окисления равна 0.

В железной окалине ($Fe_3O_4$) кислород (O) имеет степень окисления -2. Это смешанный оксид, который можно представить как $FeO \cdot Fe_2O_3$. В $FeO$ железо имеет степень окисления +2, а в $Fe_2O_3$ — +3. Таким образом, в $Fe_3O_4$ есть атомы железа со степенями окисления +2 и +3. Средняя степень окисления железа: $3x + 4 \cdot (-2) = 0$, $3x = 8$, $x = +8/3$.

В пероксиде водорода ($H_2O_2$) водород (H) имеет степень окисления +1. Это пероксид, поэтому степень окисления кислорода (O) равна -1. Проверка: $2 \cdot (+1) + 2 \cdot (-1) = 0$.

Ответ: $Ca^{+2}(H^{+1}C^{+4}O_3^{-2})_2$; $P_4^0$; $Fe_3^{+2,+3}O_4^{-2}$ (или средняя $Fe^{+8/3}$); $H_2^{+1}O_2^{-1}$.

е) В хлорате калия ($KClO_3$) калий (K) имеет степень окисления +1, кислород (O) -2. Пусть степень окисления хлора (Cl) — x. Тогда $(+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$, откуда $1 + x - 6 = 0$ и $x = +5$.

В азотистой кислоте ($HNO_2$) водород (H) +1, кислород (O) -2. Пусть степень окисления азота (N) — y. Тогда $(+1) + y + 2 \cdot (-2) = 0$, откуда $1 + y - 4 = 0$ и $y = +3$.

В перманганате калия ($KMnO_4$) калий (K) +1, кислород (O) -2. Пусть степень окисления марганца (Mn) — z. Тогда $(+1) + z + 4 \cdot (-2) = 0$, откуда $1 + z - 8 = 0$ и $z = +7$.

В тиосульфате натрия ($Na_2S_2O_3$) натрий (Na) +1, кислород (O) -2. В этом соединении два атома серы имеют разные степени окисления. Центральный атом серы, связанный с тремя атомами кислорода, имеет степень окисления +6, а концевой атом серы, заменяющий один из атомов кислорода в сульфат-ионе, имеет степень окисления -2. Средняя степень окисления серы (S) — s: $2 \cdot (+1) + 2s + 3 \cdot (-2) = 0$, откуда $2 + 2s - 6 = 0$, $2s = 4$ и $s = +2$.

Ответ: $K^{+1}Cl^{+5}O_3^{-2}$; $H^{+1}N^{+3}O_2^{-2}$; $K^{+1}Mn^{+7}O_4^{-2}$; $Na_2^{+1}S_2^{+2}O_3^{-2}$ (средняя для S), или точнее $S^{+6}$ и $S^{-2}$.