Номер 53, страница 16 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

53. Приведите формулы указанных веществ и определите степени окисления всех атомов в них:

а) сульфит лития ($Li_2SO_3$), оксид серы(IV) ($SO_2$), фосфорная кислота ($H_3PO_4$);

б) нитрат кальция ($Ca(NO_3)_2$), оксид железа(II, III) ($Fe_3O_4$), угольная кислота ($H_2CO_3$);

в) белый фосфор ($P_4$), перманганат калия ($KMnO_4$), гидроксид алюминия ($Al(OH)_3$);

г) алмаз ($C$), серная кислота ($H_2SO_4$), хлороводород ($HCl$);

д) гидроксид хрома(III) ($Cr(OH)_3$), сульфид бария ($BaS$), силикат магния ($MgSiO_3$).

а) сульфит лития, оксид серы(IV), фосфорная кислота

Сульфит лития

Формула составляется на основе ионов лития ($Li^+$) и сульфит-иона ($SO_3^{2-}$). Для компенсации зарядов требуется два иона лития на один сульфит-ион. Формула: $Li_2SO_3$.

Определение степеней окисления в $Li_2SO_3$:

- Литий ($Li$) — щелочной металл, его степень окисления в соединениях постоянна и равна +1.

- Кислород ($O$) в большинстве оксидов и солей имеет степень окисления -2.

- Сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна 0. Обозначим степень окисления серы ($S$) за $x$.

$2 \cdot (+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$

$2 + x - 6 = 0$

$x = +4$

Степени окисления: $Li^{+1}, S^{+4}, O^{-2}$.

Оксид серы(IV)

В названии указана валентность (и степень окисления) серы, равная IV (+4). Кислород имеет степень окисления -2. Формула: $SO_2$.

Степени окисления: $S^{+4}, O^{-2}$.

Фосфорная кислота

Наиболее распространенной является ортофосфорная кислота. Формула: $H_3PO_4$.

Определение степеней окисления в $H_3PO_4$:

- Водород ($H$) в кислотах имеет степень окисления +1.

- Кислород ($O$) имеет степень окисления -2.

- Обозначим степень окисления фосфора ($P$) за $x$.

$3 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0$

$3 + x - 8 = 0$

$x = +5$

Степени окисления: $H^{+1}, P^{+5}, O^{-2}$.

Ответ: Сульфит лития: $Li_2^{+1}S^{+4}O_3^{-2}$; оксид серы(IV): $S^{+4}O_2^{-2}$; фосфорная кислота: $H_3^{+1}P^{+5}O_4^{-2}$.

б) нитрат кальция, оксид железа(II, III), угольная кислота

Нитрат кальция

Формула составляется из иона кальция ($Ca^{2+}$) и нитрат-иона ($NO_3^{-}$). Для баланса зарядов требуется один ион кальция и два нитрат-иона. Формула: $Ca(NO_3)_2$.

Определение степеней окисления в $Ca(NO_3)_2$:

- Кальций ($Ca$) — щелочноземельный металл, степень окисления +2.

- Кислород ($O$) имеет степень окисления -2.

- Обозначим степень окисления азота ($N$) за $x$.

$+2 + 2 \cdot (x + 3 \cdot (-2)) = 0$

$2 + 2x - 12 = 0$

$2x = 10$

$x = +5$

Степени окисления: $Ca^{+2}, N^{+5}, O^{-2}$.

Оксид железа(II, III)

Это смешанный оксид, который можно рассматривать как соединение оксида железа(II) ($FeO$) и оксида железа(III) ($Fe_2O_3$). Суммарная формула: $Fe_3O_4$.

Определение степеней окисления в $Fe_3O_4$:

- Кислород ($O$) имеет степень окисления -2.

- В этом соединении железо проявляет две степени окисления: +2 и +3. Один атом железа имеет степень окисления +2, а два других — +3.

Проверка: $1 \cdot (+2) + 2 \cdot (+3) + 4 \cdot (-2) = 2 + 6 - 8 = 0$.

Степени окисления: $Fe^{+2}, Fe^{+3}, O^{-2}$.

Угольная кислота

Формула: $H_2CO_3$.

Определение степеней окисления в $H_2CO_3$:

- Водород ($H$) имеет степень окисления +1.

- Кислород ($O$) имеет степень окисления -2.

- Обозначим степень окисления углерода ($C$) за $x$.

$2 \cdot (+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$

$2 + x - 6 = 0$

$x = +4$

Степени окисления: $H^{+1}, C^{+4}, O^{-2}$.

Ответ: Нитрат кальция: $Ca^{+2}(N^{+5}O_3^{-2})_2$; оксид железа(II, III): $Fe_3O_4$ (содержит $Fe^{+2}$ и $Fe^{+3}$), $O^{-2}$; угольная кислота: $H_2^{+1}C^{+4}O_3^{-2}$.

в) белый фосфор, перманганат калия, гидроксид алюминия

Белый фосфор

Белый фосфор — одна из аллотропных модификаций фосфора. Его молекула состоит из четырех атомов фосфора. Формула: $P_4$.

В простых веществах степень окисления атомов равна 0.

Степень окисления: $P^0$.

Перманганат калия

Формула: $KMnO_4$.

Определение степеней окисления в $KMnO_4$:

- Калий ($K$) — щелочной металл, степень окисления +1.

- Кислород ($O$) имеет степень окисления -2.

- Обозначим степень окисления марганца ($Mn$) за $x$.

$+1 + x + 4 \cdot (-2) = 0$

$1 + x - 8 = 0$

$x = +7$

Степени окисления: $K^{+1}, Mn^{+7}, O^{-2}$.

Гидроксид алюминия

Алюминий ($Al$) в соединениях имеет постоянную степень окисления +3. Гидроксид-ион ($OH^-$) имеет заряд -1. Формула: $Al(OH)_3$.

Определение степеней окисления в $Al(OH)_3$:

- Алюминий ($Al$) имеет степень окисления +3.

- В гидроксильной группе ($OH$): кислород ($O$) имеет степень окисления -2, а водород ($H$) — +1.

Проверка: $+3 + 3 \cdot (-2 + 1) = 3 + 3 \cdot (-1) = 0$.

Степени окисления: $Al^{+3}, O^{-2}, H^{+1}$.

Ответ: Белый фосфор: $P_4^0$; перманганат калия: $K^{+1}Mn^{+7}O_4^{-2}$; гидроксид алюминия: $Al^{+3}(O^{-2}H^{+1})_3$.

г) алмаз, серная кислота, хлороводород

Алмаз

Алмаз — аллотропная модификация углерода. Формула: $C$.

Как и в любом простом веществе, степень окисления атомов углерода в алмазе равна 0.

Степень окисления: $C^0$.

Серная кислота

Формула: $H_2SO_4$.

Определение степеней окисления в $H_2SO_4$:

- Водород ($H$) имеет степень окисления +1.

- Кислород ($O$) имеет степень окисления -2.

- Обозначим степень окисления серы ($S$) за $x$.

$2 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0$

$2 + x - 8 = 0$

$x = +6$

Степени окисления: $H^{+1}, S^{+6}, O^{-2}$.

Хлороводород

Формула: $HCl$.

Определение степеней окисления в $HCl$:

- Хлор более электроотрицателен, чем водород. Водород ($H$) имеет степень окисления +1.

- Сумма степеней окисления равна 0, следовательно, хлор ($Cl$) имеет степень окисления -1.

Степени окисления: $H^{+1}, Cl^{-1}$.

Ответ: Алмаз: $C^0$; серная кислота: $H_2^{+1}S^{+6}O_4^{-2}$; хлороводород: $H^{+1}Cl^{-1}$.

д) гидроксид хрома(III), сульфид бария, силикат магния

Гидроксид хрома(III)

В названии указана степень окисления хрома: +3. Гидроксид-ион ($OH^-$) имеет заряд -1. Формула: $Cr(OH)_3$.

Определение степеней окисления в $Cr(OH)_3$:

- Хром ($Cr$) имеет степень окисления +3.

- В гидроксильной группе ($OH$): кислород ($O$) — -2, водород ($H$) — +1.

Степени окисления: $Cr^{+3}, O^{-2}, H^{+1}$.

Сульфид бария

Барий ($Ba$) — щелочноземельный металл, степень окисления +2. Сульфид-ион ($S^{2-}$) имеет заряд -2. Формула: $BaS$.

Степени окисления: $Ba^{+2}, S^{-2}$.

Силикат магния

Магний ($Mg$) — щелочноземельный металл, степень окисления +2. Силикат-ион чаще всего представлен как метасиликат ($SiO_3^{2-}$). Формула: $MgSiO_3$.

Определение степеней окисления в $MgSiO_3$:

- Магний ($Mg$) имеет степень окисления +2.

- Кислород ($O$) имеет степень окисления -2.

- Обозначим степень окисления кремния ($Si$) за $x$.

$+2 + x + 3 \cdot (-2) = 0$

$2 + x - 6 = 0$

$x = +4$

Степени окисления: $Mg^{+2}, Si^{+4}, O^{-2}$.

Ответ: Гидроксид хрома(III): $Cr^{+3}(O^{-2}H^{+1})_3$; сульфид бария: $Ba^{+2}S^{-2}$; силикат магния: $Mg^{+2}Si^{+4}O_3^{-2}$.