Номер 573, страница 105 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

573. Определите степень окисления атомов кремния в

следующих соединениях:

а) $SiF_4$, $SiO_2$, $Ca_2Si$;

б) $H_2SiO_3$, $SiH_4$, $SiC$;

в) $SiH_3Cl$, $Mg_2Si$, $Si(OC_2H_5)_4$;

г) $BaSiO_3$, $H_4SiO_4$, $Al_2O_3 \cdot 2SiO_2 \cdot 2H_2O$.

а) SiF₄, SiO₂, Ca₂Si;

Для определения степени окисления кремния (Si) в соединениях, обозначив её как $x$, будем использовать правило электронейтральности молекулы: сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю. Также учтем постоянные степени окисления некоторых элементов:

• Степень окисления фтора (F) в соединениях всегда равна -1.
• Степень окисления кислорода (O) в оксидах и большинстве других соединений равна -2.
• Степень окисления щелочноземельных металлов (например, кальция Ca) в соединениях равна +2.

В соединении SiF₄ (тетрафторид кремния):

В молекуле один атом кремния и четыре атома фтора. Степень окисления фтора равна -1.

Составим уравнение: $x + 4 \cdot (-1) = 0$.

$x - 4 = 0$.

$x = +4$.

В соединении SiO₂ (диоксид кремния):

В молекуле один атом кремния и два атома кислорода. Степень окисления кислорода равна -2.

Составим уравнение: $x + 2 \cdot (-2) = 0$.

$x - 4 = 0$.

$x = +4$.

В соединении Ca₂Si (силицид кальция):

В молекуле два атома кальция и один атом кремния. Степень окисления кальция равна +2.

Составим уравнение: $2 \cdot (+2) + x = 0$.

$4 + x = 0$.

$x = -4$.

Ответ: в SiF₄ степень окисления Si равна +4; в SiO₂ степень окисления Si равна +4; в Ca₂Si степень окисления Si равна -4.

б) H₂SiO₃, SiH₄, SiC;

Для этих соединений используем дополнительные правила:

• Степень окисления водорода (H) в соединениях с неметаллами принимается равной +1.
• В бинарных соединениях неметаллов (как SiC) отрицательную степень окисления проявляет более электроотрицательный элемент. Углерод (C) более электроотрицателен, чем кремний (Si), и его типичная отрицательная степень окисления -4.

В соединении H₂SiO₃ (кремниевая кислота):

Степень окисления водорода (H) равна +1, кислорода (O) равна -2.

Составим уравнение: $2 \cdot (+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$.

$2 + x - 6 = 0$.

$x - 4 = 0$.

$x = +4$.

В соединении SiH₄ (силан):

Степень окисления водорода (H) в соединении с кремнием равна +1.

Составим уравнение: $x + 4 \cdot (+1) = 0$.

$x + 4 = 0$.

$x = -4$.

В соединении SiC (карбид кремния):

Углерод (C) как более электроотрицательный элемент имеет степень окисления -4.

Составим уравнение: $x + (-4) = 0$.

$x = +4$.

Ответ: в H₂SiO₃ степень окисления Si равна +4; в SiH₄ степень окисления Si равна -4; в SiC степень окисления Si равна +4.

в) SiH₃Cl, Mg₂Si, Si(OC₂H₅)₄;

Применяем уже известные правила, а также:

• Степень окисления хлора (Cl), как более электроотрицательного элемента, чем Si и H, равна -1.
• Степень окисления магния (Mg) как щелочноземельного металла равна +2.
• В сложных органических соединениях, таких как эфиры, можно рассматривать кислотные остатки как ионы. Группа OC₂H₅ (этокси-группа) является остатком спирта C₂H₅OH и имеет заряд -1.

В соединении SiH₃Cl (хлорсилан):

Степень окисления водорода (H) равна +1, хлора (Cl) равна -1.

Составим уравнение: $x + 3 \cdot (+1) + (-1) = 0$.

$x + 3 - 1 = 0$.

$x + 2 = 0$.

$x = -2$.

В соединении Mg₂Si (силицид магния):

Степень окисления магния (Mg) равна +2.

Составим уравнение: $2 \cdot (+2) + x = 0$.

$4 + x = 0$.

$x = -4$.

В соединении Si(OC₂H₅)₄ (тетраэтоксисилан):

Этокси-группа (OC₂H₅) имеет условный заряд -1. В молекуле 4 таких группы.

Составим уравнение: $x + 4 \cdot (-1) = 0$.

$x - 4 = 0$.

$x = +4$.

Ответ: в SiH₃Cl степень окисления Si равна -2; в Mg₂Si степень окисления Si равна -4; в Si(OC₂H₅)₄ степень окисления Si равна +4.

г) BaSiO₃, H₄SiO₄, Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O.

Используем ранее упомянутые правила. В формуле кристаллогидрата Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O степени окисления определяются для каждого оксида отдельно.

• Степень окисления бария (Ba) как щелочноземельного металла равна +2.
• Степень окисления алюминия (Al) в соединениях, как правило, равна +3.

В соединении BaSiO₃ (силикат бария):

Степень окисления бария (Ba) равна +2, кислорода (O) равна -2.

Составим уравнение: $(+2) + x + 3 \cdot (-2) = 0$.

$2 + x - 6 = 0$.

$x - 4 = 0$.

$x = +4$.

В соединении H₄SiO₄ (ортокремниевая кислота):

Степень окисления водорода (H) равна +1, кислорода (O) равна -2.

Составим уравнение: $4 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0$.

$4 + x - 8 = 0$.

$x - 4 = 0$.

$x = +4$.

В соединении Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O (каолинит):

Формула представляет собой смешанное соединение (кристаллогидрат), состоящее из оксида алюминия, оксида кремния и воды. Степень окисления кремния определяется из его оксида, SiO₂.

В части SiO₂: степень окисления кислорода (O) равна -2.

Составим уравнение для SiO₂: $x + 2 \cdot (-2) = 0$.

$x - 4 = 0$.

$x = +4$.

Ответ: в BaSiO₃ степень окисления Si равна +4; в H₄SiO₄ степень окисления Si равна +4; в Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O степень окисления Si равна +4.