Номер 70, страница 20 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

70. Определите степени окисления всех атомов в следующих веществах:

а) $ZnO$, $H_2S$, $Ba(MnO_4)_2$, $HBr$;

б) $Cu(OH)_2$, $MgSO_4$, $H_2S$, $Na_2O$;

в) $Li_2CO_3$, $CH_4$, $CaC_2$, $Ca(ClO)_2$;

г) $Cl_2O_7$, $NH_4Cl$, $Mg_3N_2$, $HClO$;

д) $C_2H_2$, $Pb_3O_4$, $NaH_2PO_2$, $HF$;

е) $NH_3$, $Fe_3O_4$, $Na_2Cr_2O_4$, $Ca(CrO_2)_2$.

Для определения степеней окисления атомов в химических соединениях будем использовать следующие правила:

• Сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле равна нулю.
• Степень окисления щелочных металлов (Li, Na, K) в соединениях всегда +1.
• Степень окисления щелочноземельных металлов (Mg, Ca, Ba) в соединениях всегда +2.
• Степень окисления фтора (F) в соединениях всегда -1.
• Степень окисления водорода (H) в соединениях с неметаллами обычно +1, а в соединениях с металлами (гидридах) -1.
• Степень окисления кислорода (O) в большинстве соединений равна -2 (исключения: пероксиды, надпероксиды, соединения с фтором).

а) В оксиде цинка $ZnO$ кислород имеет степень окисления -2. Молекула электронейтральна, поэтому сумма степеней окисления равна нулю. Обозначим степень окисления цинка за $x$: $x + (-2) = 0$, откуда $x = +2$.

В сероводороде $H_2S$ водород имеет степень окисления +1. Обозначим степень окисления серы за $x$: $2 \cdot (+1) + x = 0$, откуда $x = -2$.

В перманганате бария $Ba(MnO_4)_2$ барий (металл II группы) имеет степень окисления +2, кислород -2. Обозначим степень окисления марганца за $x$. Сумма степеней окисления в молекуле равна нулю: $+2 + 2 \cdot (x + 4 \cdot (-2)) = 0$. Раскроем скобки: $+2 + 2x - 16 = 0$, $2x = 14$, $x = +7$.

В бромоводороде $HBr$ водород имеет степень окисления +1. Обозначим степень окисления брома за $x$: $+1 + x = 0$, откуда $x = -1$.

Ответ: $Zn^{+2}O^{-2}$, $H_2^{+1}S^{-2}$, $Ba^{+2}(Mn^{+7}O_4^{-2})_2$, $H^{+1}Br^{-1}$.

б) В гидроксиде меди(II) $Cu(OH)_2$ гидроксильная группа $(OH)$ имеет заряд -1 (кислород -2, водород +1). Обозначим степень окисления меди за $x$: $x + 2 \cdot (-1) = 0$, откуда $x = +2$.

В сульфате магния $MgSO_4$ магний (металл II группы) имеет степень окисления +2, кислород -2. Обозначим степень окисления серы за $x$: $+2 + x + 4 \cdot (-2) = 0$, $+2 + x - 8 = 0$, $x = +6$.

В сероводороде $H_2S$ (см. пункт а)) водород +1, сера -2.

В оксиде натрия $Na_2O$ натрий (металл I группы) имеет степень окисления +1. Степень окисления кислорода -2. Проверка: $2 \cdot (+1) + (-2) = 0$.

Ответ: $Cu^{+2}(O^{-2}H^{+1})_2$, $Mg^{+2}S^{+6}O_4^{-2}$, $H_2^{+1}S^{-2}$, $Na_2^{+1}O^{-2}$.

в) В карбонате лития $Li_2CO_3$ литий (металл I группы) имеет степень окисления +1, кислород -2. Обозначим степень окисления углерода за $x$: $2 \cdot (+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$, $2 + x - 6 = 0$, $x = +4$.

В метане $CH_4$ водород имеет степень окисления +1. Обозначим степень окисления углерода за $x$: $x + 4 \cdot (+1) = 0$, $x = -4$.

В карбиде кальция $CaC_2$ кальций (металл II группы) имеет степень окисления +2. Обозначим степень окисления углерода за $x$: $+2 + 2 \cdot x = 0$, $2x = -2$, $x = -1$.

В гипохлорите кальция $Ca(ClO)_2$ кальций +2, кислород -2. Обозначим степень окисления хлора за $x$: $+2 + 2 \cdot (x + (-2)) = 0$, $2 + 2x - 4 = 0$, $2x = 2$, $x = +1$.

Ответ: $Li_2^{+1}C^{+4}O_3^{-2}$, $C^{-4}H_4^{+1}$, $Ca^{+2}C_2^{-1}$, $Ca^{+2}(Cl^{+1}O^{-2})_2$.

г) В оксиде хлора(VII) $Cl_2O_7$ кислород имеет степень окисления -2. Обозначим степень окисления хлора за $x$: $2 \cdot x + 7 \cdot (-2) = 0$, $2x - 14 = 0$, $x = +7$.

В хлориде аммония $NH_4Cl$ это ионное соединение, состоящее из иона аммония $NH_4^+$ и хлорид-иона $Cl^-$. Степень окисления хлора -1. В ионе $NH_4^+$ водород имеет степень окисления +1. Обозначим степень окисления азота за $x$. Сумма степеней окисления в ионе равна его заряду: $x + 4 \cdot (+1) = +1$, $x = -3$.

В нитриде магния $Mg_3N_2$ магний (металл II группы) имеет степень окисления +2. Обозначим степень окисления азота за $x$: $3 \cdot (+2) + 2 \cdot x = 0$, $6 + 2x = 0$, $x = -3$.

В хлорноватистой кислоте $HClO$ водород +1, кислород -2. Обозначим степень окисления хлора за $x$: $+1 + x + (-2) = 0$, $x = +1$.

Ответ: $Cl_2^{+7}O_7^{-2}$, $N^{-3}H_4^{+1}Cl^{-1}$, $Mg_3^{+2}N_2^{-3}$, $H^{+1}Cl^{+1}O^{-2}$.

д) В ацетилене $C_2H_2$ водород имеет степень окисления +1. Обозначим степень окисления углерода за $x$: $2 \cdot x + 2 \cdot (+1) = 0$, $2x = -2$, $x = -1$.

Свинцовый сурик $Pb_3O_4$ является смешанным оксидом $2PbO \cdot PbO_2$. В $PbO$ степень окисления свинца +2 (кислород -2). В $PbO_2$ степень окисления свинца +4 ($x + 2 \cdot (-2) = 0$). Таким образом, в $Pb_3O_4$ два атома свинца имеют с.о. +2, а один атом - +4.

В гипофосфите натрия $NaH_2PO_2$ натрий +1, водород +1, кислород -2. Обозначим степень окисления фосфора за $x$: $+1 + 2 \cdot (+1) + x + 2 \cdot (-2) = 0$, $1 + 2 + x - 4 = 0$, $x = +1$.

Во фтороводороде $HF$ фтор всегда имеет степень окисления -1. Следовательно, степень окисления водорода +1.

Ответ: $C_2^{-1}H_2^{+1}$, $Pb_2^{+2}Pb^{+4}O_4^{-2}$, $Na^{+1}H_2^{+1}P^{+1}O_2^{-2}$, $H^{+1}F^{-1}$.

е) В аммиаке $NH_3$ водород имеет степень окисления +1. Обозначим степень окисления азота за $x$: $x + 3 \cdot (+1) = 0$, $x = -3$.

Железная окалина $Fe_3O_4$ является смешанным оксидом $FeO \cdot Fe_2O_3$. В $FeO$ степень окисления железа +2 (кислород -2). В $Fe_2O_3$ степень окисления железа +3 ($2x + 3 \cdot (-2) = 0$). Таким образом, в $Fe_3O_4$ один атом железа имеет с.о. +2, а два атома - +3.

В дихромате натрия $Na_2Cr_2O_7$ натрий +1, кислород -2. Обозначим степень окисления хрома за $x$: $2 \cdot (+1) + 2 \cdot x + 7 \cdot (-2) = 0$, $2 + 2x - 14 = 0$, $2x = 12$, $x = +6$.

В хромите кальция $Ca(CrO_2)_2$ кальций +2, кислород -2. Обозначим степень окисления хрома за $x$: $+2 + 2 \cdot (x + 2 \cdot (-2)) = 0$, $2 + 2(x - 4) = 0$, $2 + 2x - 8 = 0$, $2x = 6$, $x = +3$.

Ответ: $N^{-3}H_3^{+1}$, $Fe^{+2}Fe_2^{+3}O_4^{-2}$, $Na_2^{+1}Cr_2^{+6}O_7^{-2}$, $Ca^{+2}(Cr^{+3}O_2^{-2})_2$.