Номер 786, страница 139 - гдз по химии 9 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

786. Определите степени окисления атомов металлов в минералах:

а) $Fe_3O_4$, $KCl \cdot MgCl_2 \cdot 6H_2O$, $HgS$;

б) $FeS_2$, $CaSO_4 \cdot 2H_2O$, $(CuOH)_2CO_3$.

а) Для минерала $Fe_3O_4$ (магнетит):

Данное соединение представляет собой смешанный оксид железа(II) и железа(III), его формулу можно записать как $FeO \cdot Fe_2O_3$. Степень окисления кислорода в оксидах равна $-2$.

• В оксиде железа(II), $FeO$, для сохранения электронейтральности молекулы степень окисления железа должна быть $+2$. Расчет: $x + (-2) = 0 \Rightarrow x = +2$.
• В оксиде железа(III), $Fe_2O_3$, суммарная степень окисления двух атомов железа должна компенсировать суммарную степень окисления трех атомов кислорода. Расчет: $2x + 3 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow 2x = +6 \Rightarrow x = +3$.

Таким образом, в магнетите присутствуют атомы железа в двух степенях окисления: $+2$ и $+3$.

Для минерала $KCl \cdot MgCl_2 \cdot 6H_2O$ (карналлит):

Это кристаллогидрат, молекулы воды ($H_2O$) являются нейтральными и не влияют на степени окисления металлов. Рассматриваем двойную соль $KCl \cdot MgCl_2$. Степень окисления хлора в хлоридах равна $-1$.

• Калий ($K$) — щелочной металл (I группа), его постоянная степень окисления в соединениях $+1$.
• Магний ($Mg$) — щелочноземельный металл (II группа), его постоянная степень окисления в соединениях $+2$.

Следовательно, степень окисления калия $+1$, магния $+2$.

Для минерала $HgS$ (киноварь):

Это сульфид ртути. Сера ($S$) в сульфидах имеет степень окисления $-2$. Для того чтобы молекула была электронейтральной, степень окисления ртути ($Hg$) должна быть $+2$. Расчет: $x + (-2) = 0 \Rightarrow x = +2$.

Ответ: в $Fe_3O_4$ степени окисления железа $+2$ и $+3$; в $KCl \cdot MgCl_2 \cdot 6H_2O$ степень окисления калия $+1$, магния $+2$; в $HgS$ степень окисления ртути $+2$.

б) Для минерала $FeS_2$ (пирит):

Это дисульфид железа. В этом соединении сера образует дисульфидный анион $[S_2]^{2-}$, в котором два атома серы связаны между собой, и каждый имеет формальную степень окисления $-1$. Чтобы компенсировать общий заряд аниона ($-2$), атом железа ($Fe$) должен иметь степень окисления $+2$. Расчет: $x + 2 \cdot (-1) = 0 \Rightarrow x = +2$.

Для минерала $CaSO_4 \cdot 2H_2O$ (гипс):

Это кристаллогидрат, молекулы воды нейтральны. Рассматриваем сульфат кальция $CaSO_4$. Кальций ($Ca$) — щелочноземельный металл (II группа), его постоянная степень окисления в соединениях $+2$. Это компенсируется зарядом сульфат-аниона ($SO_4^{2-}$), который равен $-2$.

Для минерала $(CuOH)_2CO_3$ (малахит):

Это основный карбонат меди. Его формулу можно представить как $Cu_2(OH)_2CO_3$. Соединение состоит из катионов меди ($Cu^{x+}$), двух гидроксид-анионов ($OH^-$) и одного карбонат-аниона ($CO_3^{2-}$). Заряд гидроксид-иона равен $-1$, заряд карбонат-иона равен $-2$. Пусть степень окисления меди равна $x$. Поскольку молекула в целом электронейтральна, сумма степеней окисления всех атомов равна нулю.

Расчет: $2 \cdot x + 2 \cdot (-1) + 1 \cdot (-2) = 0$.

$2x - 2 - 2 = 0$.

$2x = 4$.

$x = +2$.

Следовательно, степень окисления меди ($Cu$) в малахите равна $+2$.

Ответ: в $FeS_2$ степень окисления железа $+2$; в $CaSO_4 \cdot 2H_2O$ степень окисления кальция $+2$; в $(CuOH)_2CO_3$ степень окисления меди $+2$.