Загрузка...

Домашнє завдання. Валентність і ступінь окиснення. Визначення ступеня окиснення атома елемента за хімічною формулою сполуки.

У хімічних формулах більш електронегативні елементи (елементи з негативним ступенем окиснення) розміщуються праворуч.

Ступінь окиснення атомів у простих речовинах дорівнює 0.

Найвищий ступінь окиснення відповідає номеру групи, до якої належить елемент, за винятком Флуору, Оксигену, елементів підгрупи Купруму та восьмої групи.

Ступінь окиснення Оксигену -2, за винятком сполуки O+2F2-1

Гідроген у нейонних сполуках з неметалами має ступінь окиснення +1, а в йонних - 1.

Ступінь окиснення простого йона дорівнює його заряду.

1. Визначте ступені окиснення елементів у сполуках.

І та II рівні. Cl20, H+Cl-, Сl2+O-2 , Nа+Cl-, Ba+2O-2, Cu+1.

Cl20 - ступінь окиснення атомів у простих речовинах дорівнює 0.

Розглянемо приклад сполуки HCl. Ступінь окиснення у нейонних сполуках Гідрогену +1: Н+1Сlх З принципу електронейтральності обчислюємо ступінь окиснення хлору: 1•(+1)+1•х=0, звідки х= -1;

Розглянемо приклад сполуки Сl2O. Ступінь окиснення  Оксигену -2: Сl2хO-2 З принципу електронейтральності обчислюємо ступінь окиснення хлору: 2•х+1•(-2)=0, звідки х=+1.

Розглянемо приклад натрій хлор  NаCl. Ступінь окиснення  натрію завжди +1:  +1Clх  З принципу електронейтральності обчислюємо ступінь окиснення хлору: 1•(+1)+1•х=0, звідки х= -1.

Розглянемо приклад барій оксиду  Ba+2O-2. Ступінь окиснення  барію завжди +2 і Оксигену -2. У сполуці  Ba+2O-2 за принципом електронейтральності 1•(+2)+1•(-2)=0.

Cu+1 - ступінь окиснення простого йона дорівнює його заряду.

III рівень. Н+1Сl+1O-2, Ca+23N2-3, Fe+32O3-2, К+ОН-, Сr+6O3-2, Н+1Р+5O3-2, Ti+3N-3, правильно V+3N3-1.

Розглянемо приклад сполуки НСlO. Ступінь окиснення Гідрогену +1, а Оксигену -2: Н+1СlхO-2 З принципу електронейтральності обчислюємо ступінь окиснення хлору: 1•(+1)+1•х+1•(-2)=0, звідки х=2-1, х=+1;

Розглянемо приклад сполуки Ca3N2. Ступінь окиснення кальцію завжди +2: Ca+23N2х З принципу електронейтральності обчислюємо ступінь окиснення Нітрогену: 3•(+2)+2•х=0, звідки х= -3;

Розглянемо приклад сполуки Fe2O3. Ступінь окиснення Оксигену -2: Feх2O3-2 З принципу електронейтральності обчислюємо ступінь окиснення феруму: 2•х+3•(-2)=0, звідки х=+3;

Розглянемо приклад хром оксиду СrO3. Ступінь окиснення Оксигену  -2: СrхO3-2 З принципу електронейтральності обчислюємо ступінь окиснення хрому: 1•х+3•(-2)=0, звідки х=+6;

Розглянемо приклад сполуки  Ti+3N-3. Ступінь окиснення талію +3:  Ti+3Nх   З принципу електронейтральності обчислюємо ступінь окиснення Нітрогену: 1•(+3)+1•х=0, звідки х= -3.

Розглянемо приклад сполуки  VN3. Ступінь окиснення ванадію +3:  V+3N3х  З принципу електронейтральності обчислюємо ступінь окиснення Нітрогену: 1•(+3)+3•х=0, звідки х= -1.

Розглянемо приклад калій гідроксиду КОН. Ступінь окиснення калію у сполуках завжди +1, а гідроксильної групи ОН -1, тому К+1ОН-1   Принцип електронейтральності: 1•(+1)+1(-1)=0.

Розглянемо приклад метафосфатної кислоти НРO3. Ступінь окиснення Гідрогену +1, а Оксигену -2: Н+1РхO3-2 З принципу електронейтральності обчислюємо ступінь окиснення фосфору: 1•(+1)+1•х+3•(-2)=0, звідки х=6-1, х=+5;

IV рівень. Н3+1Р+5О4-2, Са+23+5О4)2-2, Na+12S+6О4-2, Al+32(S+6О4)3-2, Ba+2(N+5О3)2-2, Fe+3(OH)3-1.

Розглянемо приклад ортофосфатної кислоти Н3РO4. Ступінь окиснення Гідрогену +1, а Оксигену -2: Н+3РхO4-2 З принципу електронейтральності обчислюємо ступінь окиснення фосфору: 3•(+1)+1•х+4•(-2)=0, звідки х=8-3, х=+5;

Розглянемо приклад кальцій ортофосфату Са3О4)2. Ступінь окиснення кальцію завжди +2, а Оксигену -2: Са+23хО4)2-2 З принципу електронейтральності обчислюємо ступінь окиснення фосфору: 3•(+2)+2•х+8•(-2)=0, звідки х=(16-6):2, х=+5.

Розглянемо приклад натрій сульфату Na2SО4. Ступінь окиснення натрію завжди +1, а Оксигену -2: Na+12SхО4-2 З принципу електронейтральності обчислюємо ступінь окиснення Сульфуру: 2•(+1)+1•х+4•(-2)=0, звідки х=8-2, х=+6.

Розглянемо приклад алюміній сульфату Al2(SО4)3. Ступінь окиснення алюмінію завжди +3, а Оксигену -2: Al+32(SхО4)3-2 З принципу електронейтральності обчислюємо ступінь окиснення Сульфуру: 2•(+3)+3•х+12•(-2)=0, звідки х=(24-6):3, х=+6.

Розглянемо приклад барій нітрогену Ba(NО3)2. Ступінь окиснення барію завжди +2, а Оксигену -2: Ba+2(NхО3)2-2 З принципу електронейтральності обчислюємо ступінь окиснення Нітрогену: 1•(+2)+2•х+6•(-2)=0, звідки х=(12-2):2, х=+5.

Розглянемо приклад ферум гідроксиду Fe(OH)3. Ступінь окиснення гідроксильної групи ОН завжди -1:  Feх(OH)3-1 З принципу електронейтральності обчислюємо ступінь окиснення феруму: 1•х+3(-1)=0, звідки х=+3.

2. Складіть формули сполук, до складу яких входять елементи з такими ступенями окиснення:

І та ІІ рівні: а) Ti (+) N (-3); б) Fe(+2) Cl(-); в)Al(+3) O(-2); г) Ca(2) P(-3).

 а) Ti3N;        б) FeCl2;        в) Al2O3;         г) Ca3P2.

ІІІ рівень: а) Молібден (+2) і Нітроген (-4); б) Хром (+3) і Оксиген; в) Натрій (+) і Сульфур (-2);  г) Силійцій (-4) і Гідроген.

а) Mo2N;          б) Cr2O3;              в) Na2S;           г) H4Si.

ІV рівень: а) Фосфор і Нітроген з найвищим від'ємним ступенем окиснення; б) Хром з найвищим додатним ступенем окиснення і Оксиген; в) Силіцій і Хлор; г) Aлюміній і Сульфур.

а) P4N5; б); CrO3; в) SiCl4; г) Al2S3.

3. Розв’яжіть задачі.

І рівень. Розклали кальцій карбонат масою 5 кг. Обчисліть масу утвореного кальцій оксиду, якщо схема реакції така: СаСО3 —» СаО + СО2.

Дано: m(CaСO3)=5кг=5000г. Знайти: m(CaО)-?

Розв'язання.

І спосіб.

Записуємо рівняння реакції:

    5000 г             х г

     CaСО3    =   СаО       +  СO2 

     100 г             56 г

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль кальцій карбонату з утворенням 1 моль кальцій оксиду.  

Обчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) речовин й, відповідно, масу 1 моль:

Mr(CаО)=Ar()+Ar(О)=40+16=56,  M(CаО)=56 г/моль.  Маса 1 моль=56г.

Mr(CаСO3)=Ar()+Ar(С)+3Ar(О)=40+12+3•16=100,

M(CаСO3)=100 г /моль. Маса 1 моль=100 г.

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо пропорцію і розв'язуємо її.

5000 г / 100 г= х г / 56 г, звідси х=5000г•56г/100г= 2800 г=2,8кг.

Відповідь: m(CаО)=2,8 кг.

ІІ спосіб. 

Записуємо рівняння реакції:  CaСО3=СаО+СO2 

Обчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) речовин.

Mr(CаО)=Ar()+Ar(О)=40+16=56,  M(CаО)=56 г/моль.

Mr(CаСO3)=Ar()+Ar(С)+3Ar(О)=40+12+3•16=100, M(CаСO3)=100г/моль.

Обчислюємо кількість речовини  кальцій карбонату масою 5000г за формулою y=m/M.

y(CаСO3)=5000г : 100 г/моль=50 моль.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль кальцій карбонату з утворенням 1 моль кальцій оксидукількість речовин є однаковою, тому  y(CаО)=50 моль. Обчислюємо масу кальцій оксиду кількістю речовини 50 моль за формулою m=y•M.

m(CаО)=50 моль•56 г/моль = 2800 г=2,8 кг.

Відповідь: m(CаО)=2,8 кг.  

Іі рівень. Обчисліть об’єм газу (н.у.), що виділиться під час реакції, за даними задачі І рівня.

Дано: m(CaСO3)=5кг=5000г. Знайти: V(СO2)-?

Розв'язання.

І спосіб.

Записуємо рівняння реакції:

    5000 г                           х л

     CaСО3    =   СаО   +  СO2 

     100 г                           22,4 л

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль кальцій карбонату з виділенням 1 моль карбон (IV) оксиду (1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4 л).  

Обчислюємо молярну маси (г/моль = Mr) речовини й, відповідно, масу 1 моль:

Mr(CаСO3)=Ar()+Ar(С)+3Ar(О)=40+12+3•16=100,

M(CаСO3)=100 г /моль. Маса 1 моль=100 г.

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо пропорцію і розв'язуємо її.

5000 г / 100 г= х л / 22,4 л, звідси х=5000г•22,4 л/100г= 1120л.

Відповідь: V(СO2)=1120 л.

ІІ спосіб. 

Записуємо рівняння реакції:  CaСО3=СаО+СO2 

Обчислюємо молярні маси (г/моль = Mr) кальцій карбонату і карбон (IV) оксиду.

Mr(CаСO3)=Ar()+Ar(С)+3Ar(О)=40+12+3•16=100, M(CаСO3)=100г/моль.

Mr(2)=Ar(C)+2Ar(О)=12+216=44, M(2)=44 г/моль.

Обчислюємо кількість речовини  кальцій карбонату масою 5000г за формулою y=m/M.

y(CаСO3)=5000г : 100 г/моль=50 моль.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 1 моль кальцій карбонату з виділенням  1 моль карбон (IV) оксидукількість речовин є однаковою, тому  y(2)=50 моль. Обчислюємо об'єм карбон (IV) кількістю речовини 50 моль за формулою V=y•Vм, де Vм-постійна величина і дорівнює 22,4 л/моль.

V(СO2)=50 моль•22,4 л/моль=1120 л.

Відповідь: V(СO2)=1120 л.  

III рівень. Дигідрогенсульфід об’ємом 5,6 л повністю згорів у атмосфері кисню. Обчисліть об’єм (н.у.) та кількість речовини утвореного сульфур (ІV) оксиду.

Дано: V(H2S)=5,6 л. Знайти   V(SO2)-? y(SO2)-? 

Розв'язання.

І спосіб.
Записуємо рівняння реакції:

  5,6 л                                  х л

    2H2S  +  3O2 = 2H2O  + 2SO2

 44,8 л                               44,8 л

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 2 моль дигідрогенсульфіду  H2S з виділенням  2 моль сульфур (IV) оксиду SO2. Знаємо, що 1 моль газу займає об'єм 22,4 л за н.у., тому 2 моль газу займе об'єм у два рази більший, тобто 44,8 л.

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо пропорцію і розв'язуємо її.

5,6 л / 44,8 л = х л / 44,8 л, звідси х=5,6 л • 44,8 л/ 44,8 л=5,6 л.

Обчислюємо кількість речовини сульфур (IV) оксиду об'ємом 5,6 л за формулою y=V/Vм, де Vм - постійна величина і дорівнює 22,4 л/моль за н.у.

y( SO2)=5,6 л : 22,4 л/моль = 0,25 моль.

Відповідь:  V(SO2)=5,6 л; y(SO2)=0,25 моль.

ІІ спосіб.

Записуємо рівняння реакції:   2H2S+3O2=2H2O+2SO2

Обчислюємо кількість речовини дигідрогенсульфіду H2об'ємом 5,6 л за формулою y=V/Vм, де Vм - постійна величина і дорівнює 22,4 л/моль за н.у.

 y(H2S)=5,6 л : 22,4 л/моль = 0,25 моль.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагувало 2 моль дигідрогенсульфіду H2 з утворенням 2 моль сульфур (IV) оксиду SO2, тобто кількість речовини є однакова, тому y(SO2)=0,25 моль.

Обчислюємо об'єм сульфур (IV) оксиду кількістю речовини 0,25 моль.

З формули y=V/Vм, де Vм - постійна величина і дорівнює 22,4 л/моль за н.у., знаходимо V=y•Vм.

V(SO2)=0,25 моль • 22,4 л/моль = 5,6 л.

Відповідь:    V(SO2)=5,6 л; y(SO2)=0,25 моль.

IVрівень. Двовалентний метал масою 3 г повністю прореагував з розчином хлоридної кислоти. Виділився газ об’ємом 2,8 л (н. у.). Обчисліть, який метал вступив в реакцію. Укажіть тип хімічного зв’язку в речовині, що залишилася в розчині.

Дано: E - двовалентний елемент, m(E)=3 г, V(H2)=2,8 л. Знайти: Е-  

Розв'язання.

І спосіб

Беручи до уваги те, що елемент двовалентний  і формула солі матиме вигляд  ЕCl2 записуємо рівняння реакції.

  3 г                                2,8л

  Е     +    2HCl =  ECl2  +  H2

  х г                               22,4 л

Над формулами речовин записуємо дані, що є за умовою задачі.

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагував 1 моль двовалентного металу Е з виділенням 1 моль водню H2 (1 моль газу за н.у. займає об'єм 22,4 л). 

Записуємо під формулами речовин у рівнянні реакції.

Складаємо пропорцію і розв'язуємо її.

3 г / х г= 2,8 л / 22,4 л, звідси х=3г•22,4 л/2,8л=24 г.

Отримали, що маса 1 моль двовалентного металу рівна 24 г, тобто молярна маса M(E)=24 г/моль.

Оскільки  М г/моль=Mr, отримуємо молекулярна маса Mr(E)=24. 

Отже, шуканий двовалентний метал магній Mg.

Залишився  магній хлорид MgCl2 - йонний тип хімічного зв'язку, бо виникає між атомами елементів, що різко відрізняються електронегативністю, тобто між типовими металічними Mg і неметалічними Cl елементами.

Відповідь: магній Mg,  MgCl2 - йонний тип хімічного зв'язку.

ІІ спосіб

Беручи до уваги те, що елемент двовалентний  і формула солі матиме вигляд  ЕСl2 записуємо рівняння реакції:  Е+2HCl=ECl2+H2

Обчислюємо кількість речовини водню об'ємом 2,8л за формулою y=V/Vм, де Vм-постійна величина і дорівнює 22,4 л/моль за н.у.

y(Н2)=2,8л:22,4л/моль =0,125 моль

Мольні співвідношення речовин показують коефіцієнти рівняння. Прореагував 1 моль двовалентного металу Е з виділенням 1 моль водню H, кількість речовини дввалентного металу і водню однакова, тому у)=0,125 моль.

Обчислимо молярну масу двовалентного металу.

З формули y=m/M знаходимо M=m/y.

M=3 г : 0,125 моль=24 г/моль. 

Оскільки  М г/моль=Mr, отримуємо молекулярна маса Mr(E)=24. 

Отже, шуканий двовалентний метал магній Mg.

Залишився  магній хлорид MgCl2 - йонний тип хімічного зв'язку, бо виникає між атомами елементів, що різко відрізняються електронегативністю, тобто між типовими металічними Mg і неметалічними Cl елементами.

Відповідь: магній Mg,  MgCl2 - йонний тип хімічного зв'язку.

Загрузка...