Готовимся к углубленному изучению химии : 3.10 Степени окисления элементов

3.10. Степени окисления элементов

Степень окисления- это условный заряд атомов химического элемента в соединении, вычисленный из предположения, что соединения состоят только из ионов.
Степени окисления могут иметь положительное, отрицательное или нулевое значение, причём знак ставится перед числом:-1, -2, +3, в отличии от заряда иона, где знак ставится после числа.
В молекулах алгебраическая сумма степеней окисления элементов с учётом числа их атомов равна 0.

При определении степеней окисления необходимо использовать следующие правила:

1.Элемент в простом веществе имеет нулевую степень окисления; 2.Все металлы имеют положительную степень окисления; 3.Бор и кремний в соединениях имеют положительные степени окисления; 4.Водород имеет в соединениях степень окисления (+1).Исключая гидриды( соединения водорода с металлами главной подгруппы первой-второй групп, степень окисления -1, например Na⁺H^- ); 5.Кислород имеет степень окисления (-2),за исключением соединения кислорода со фтором O⁺²F^-₂ и в перекисях( Н₂О₂- степень окисления кислорода (-1); 6.Фтор имеет степень окисления (-1)

Степени окисления	Элементы
+1	Li, Na, K, Rb, Cs, Ag, H (кроме гидридов)
+2	Be, Mg, Ca, Sr, Zn, Cd, Ba
+3	Al, B
-1	F,{ Cl, Br, I-если соединены с водородом или металлами}
-2	O,{ S, Se, Te-в соединениях с водородом и металлами}
-3	{N, P, As}-в соединениях с водородом и металлами

- Процесс отдачи электронов атомом, называется окислением.
- Атом, отдающий электроны и повышающий свою степень окисления, окисляется и называется восстановителем.
- Процесс принятия электронов атомом, называется восстановлением.
- Атом, принимающий электроны и понижающий свою степень окисления, восстанавливается и называется окислителем.

Правила определения степени окисления атома в соединении:

I. Степень окисления свободных атомов и атомов в молекулах простых веществ равна нулю - Na⁰, P₄⁰, O₂⁰

II. В сложном веществе алгебраическая сумма СО всех атомов с учётом их индексов равна нулю = 0, а в сложном ионе его заряду.

Например, H⁺¹N⁺⁵O₃^-2: (+1)*1+(+5)*1+(-2)*3 = 0

[S⁺⁶O₄^-2]^2-: (+6)*1+(-2)*4 = -2

УПРАЖНЕНИЯ

1. Определить степени окисления в соединении K₂Cr₂O ₇ .

Решение: У двух химических элементов калия и кислорода степени окисления постоянны и равны соответственно +1 и -2. Число степеней окисления у кислорода равна (-2)·7=(-14), у калия (+1)·2=(+2). Число положительных степеней окисления равно числу отрицательных. Следовательно (-14)+(+2)=(-12). Значит у атома хрома число положительных степеней равно 12, но атомов 2, значит на один атом приходится (+12):2=(+6), записываем степени окисленя над элементамиК⁺₂Cr⁺⁶₂O^-2₇

_____________________________________________________________

2. Необходимо найти степени окисления элементов в аммиаке (NH₃).

Решение: Мы уже знаем (см. 2), что ст. ок. водорода равна +1. Осталось найти эту характеристику для азота. Пусть х - искомая степень окисления. Составляем простейшее уравнение: х + 3*(+1) = 0. Решение очевидно: х = -3. Ответ: N^-3H₃⁺¹.

_____________________________________________________________

3. Укажите степени окисления всех атомов в молекуле H₂SO₄.

Решение: Степени окисления водорода и кислорода уже известны: H(+1) и O(-2). Составляем уравнение для определения степени окисления серы: 2*(+1) + х + 4*(-2) = 0. Решая данное уравнение, находим: х = +6. Ответ: H⁺¹₂S⁺⁶O^-2₄.

_____________________________________________________________

4. Определите степени окисления всех элементов в (NH₄)₂SO₄.

Решение: Степени окисления водорода и кислорода известны, серы и азота - нет. Классический пример задачи с двумя неизвестными! Будем рассматривать сульфат аммония не как единую "молекулу", а как объединение двух ионов: NH₄⁺ и SO₄^2-. Заряды ионов нам известны, в каждом из них содержится лишь один атом с неизвестной степенью окисления. Пользуясь опытом, приобретенным при решении предыдущих задач, легко находим степени окисления азота и серы. Ответ: (N^-3H₄⁺¹)₂S⁺⁶O₄^-2.

Вывод: если в молекуле содержится несколько атомов с неизвестными степенями окисления, попробуйте "разделить" молекулу на несколько частей.

_____________________________________________________________

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

1. Рассчитайте степени окисления всех элементов в молекуле Al(NO₃)₃.

2. Определите степени окисления всех атомов в ионе (AsO₄)^3-.

3. Определите степени окисления всех атомов в формуле фосфорной кислоты H₃PO_4.

4. Определите степени окисления всех атомов в формуле иона аммония (NH₄)⁺.

5. Определите степени окисления атомов в формулах веществ:

Br₂, CaO , SiO₂, H₂CO₃, CuO , Cu₂O , Н₂, KNO₃, FeO , Fe , Fe₂O_3,Fe(OH)_2,Fe₂(SO₄)_3,N₂, HClO₄

6. Рассчитать степень окисления фосфора в ортофосфате кальция Са₃(РО₄)₂.

7. Определим степень окисления элементов в соединениях: Мg₂Р₂О₇, Fe₂(SO₄)₃, Н₃РО₄, НСl, НСlO.

8. Какие степени окисления называются промежуточными.

9. Определите степени окисления и валентности:

10. Чему равны высшие и низшие степени окисления следующих элементов:

1. В каком соединении степень окисления Mn максимальна:
а) MnО₃	б) Н₂MnО₃
в) Na₂MnO₄	г) KMnO₄
2. Укажите химические знаки элементов с переменной степенью окисления в соединениях:
а) С	б) К
в) Nа	г) F
3. Укажите формулы веществ, в которых степень окисления атома углерода равна -4:
а) СаС₂	б) С
в) SiC	г) CO₂
4. Отметьте формулы соединений с одинаковой степенью окисления азота:
а)Mg₃N₂	б) (NH₄)₂SO₄
в) NH₃	г) все ответы верны
5. Укажите формулы соединений, в которых степень окисления водорода равна +1:
а) все ответы верны	б) NH₃
в) СН₄	г) Н₂О
6. Отметьте формулы ионов, содержащих атомы со степенью окисления +4:
а) НСО₃^-	б) Р₂О₇ ^4-
в) MnO₄ ^-	г) SiO₃ ^-
7. Чему равна соответственно валентность и степень окисления атомов кислорода в молекуле СО:
а) II и -2	б) III и +2
в) III и -2	г)II и +2
8. В какой из молекул, формулы которых приведены ниже, есть две неподеленные пары валентных электронов:
а) NH₃	б) СН₄
в) Н₂О	г) Н₂
9. В каких случаях правильно указана максимальная степень окисления атомов элементов:
а) O⁺²	б) Cl⁺⁵
в) H^-	г) S⁺⁴
10. Валентность и степень окисления кислорода в молекуле пероксида водорода соответственно равны:
а) II и -2	б) II и -1
в) I и -2	г) II и +1

Ответы:

1	г
2	а
3	в
4	г
5	а
6	а
7	в
8	в
9	а
10	б

3.10 Степени окисления элементов

Комментариев нет: