Решебник по химии 8 класс Габриелян §38

Степень окисления

Стр. 162

Вопрос

Важное значение в химии имеет понятие «степень окисления». Что оно означает? Как рассчитывается степень окисления атомов в химическом соединении?

Степень окисления – это условный заряд атома в соединении, рассчитанный исходя из предположения, что все ковалентные связи полностью перешли к более электроотрицательному элементу. Она может быть положительной, отрицательной или равной нулю.

Расчет степени окисления в химическом соединении основан на следующих правилах

В простых веществах степень окисления всех атомов равна 0 (например, O₂, N₂, Cl₂).

У элементов IA-группы (Li, Na, K) степень окисления всегда +1, у элементов IIA-группы (Ca, Mg, Ba) – +2.

Водород в соединениях с неметаллами имеет степень окисления +1 (H₂O, HCl), а в соединениях с металлами -1 (NaH, CaH₂).

Кислород обычно имеет степень окисления -2 (H₂O, CO₂), но в пероксидах (H₂O₂) – -1.

Фтор всегда имеет степень окисления -1.

Сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю, а в ионе – заряду иона.

Пример расчета:

Для H₂SO₄ известно, что водород имеет +1, кислород -2. Обозначим степень окисления серы за x:

(2 × +1) + x + (4 × -2) = 0

2 + x - 8 = 0

x = +6

Следовательно, в серной кислоте степень окисления серы равна +6.

Стр. 165

Проверьте свои знания

1. Дайте определение понятия «степень окисления».

Степень окисления – это условный заряд атома химического элемента в соединении, вычисленный на основе предположения, что все ковалентные связи превращены в ионные. Значения степени окисления записываются над символом элемента и могут быть как положительными, так и отрицательными. Например, для воды (H₂O) степень окисления кислорода равна -2, а водорода +1.

2. Назовите элементы с постоянной и переменной степенью окисления. Как соотносится положение химического элемента в таблице Д. И. Менделеева со значением его степени окисления?

Элементы с постоянной степенью окисления:

• +1 – элементы IA-группы (натрий Na, калий K, литий Li);

• +2 – элементы IIA-группы (кальций Ca, магний Mg, барий Ba);

• -1 – фтор F;

• -2 – кислород O (в большинстве соединений).

Элементы с переменной степенью окисления:

• Железо (Fe): +2, +3

• Марганец (Mn): +2, +4, +6, +7

• Хлор (Cl): -1, 0, +1, +3, +5, +7

Связь с положением в таблице Менделеева:

• Металлы главных подгрупп чаще имеют степень окисления, равную номеру группы (например, углерод из IV группы часто имеет +4).

• Неметаллы обычно проявляют отрицательную степень окисления, соответствующую числу недостающих электронов до завершения октада (например, сера в VIA-группе чаще всего имеет -2).

Стр. 165

Примените свои знания

3. Сравните понятия «степень окисления» и «валентность». Приведите примеры веществ, в которых величины валентности и степени окисления совпадают и различаются.

Степень окисления – это условный заряд атома, который он имел бы, если бы все ковалентные связи в молекуле стали ионными. Она может быть положительной, отрицательной или равной нулю.

Валентность – это число ковалентных связей, которые может образовать атом с другими атомами. Валентность выражается целым числом и соответствует числу неспаренных электронов в атоме.

Примеры, где валентность и степень окисления совпадают:

1. Вода (H₂O):

   • Валентность кислорода – II, степень окисления – -2.

   • Валентность водорода – I, степень окисления – +1.

2. Метан (CH₄):

   • Углерод имеет валентность IV и степень окисления +4.

Примеры, где валентность и степень окисления различаются:

1. Пероксид водорода (H₂O₂):

   • Валентность кислорода – II (две связи), но степень окисления – -1.

2. Аммиак (NH₃):

   • Азот имеет валентность III (три связи), но степень окисления – -3.

4. Рассчитайте степени окисления атомов химических элементов в веществах:

а) Na₂S

б) F₂

в) KNO₃

г) Ca₃P₂

д) BF₃

а) Na₂S

Натрий (IA-группа) всегда имеет степень окисления +1.

Пусть степень окисления серы x.

(2 × +1) + x = 0

x = -2

Ответ: Na⁺¹, S⁻²

б) F₂

В простом веществе степень окисления любого элемента равна 0.

Ответ: F⁰

в) KNO₃

Калий (IA-группа) имеет степень окисления +1.

Кислород в оксидах имеет степень окисления -2.

Пусть степень окисления азота x.

(+1) + x + (3 × -2) = 0

x = +5

Ответ: K⁺¹, N⁺⁵, O⁻²

г) Ca₃P₂

Кальций (IIA-группа) всегда имеет степень окисления +2.

Пусть степень окисления фосфора x.

(3 × +2) + (2 × x) = 0

6 + 2x = 0

x = -3

Ответ: Ca⁺², P⁻³

д) BF₃

Фтор всегда имеет степень окисления -1.

Пусть степень окисления бора x.

x + (3 × -1) = 0

x = +3

Ответ: B⁺³, F⁻¹

5. Расположите формулы веществ в порядке увеличения степени окисления атома хлора: KClO₃, Cl₂, HClO₄, FeCl₃, Ca(ClO)₂, ClO₃, KClO₂.

Cl₂ (0)

FeCl₃ (+3)

KClO₂ (+3)

Ca(ClO)₂ (+3)

KClO₃ (+5)

ClO₃ (+5)

HClO₄ (+7)

6. При каких превращениях веществ степени окисления атомов увеличились, при каких — уменьшились:

а) HBr → Br₂

б) FeO → Fe₂O₃

в) S → ZnS

г) KMnO₄ → K₂MnO₄

а) HBr → Br₂

• В HBr степень окисления брома -1, в Br₂ – 0.

• Бром окислился, произошло увеличение степени окисления.

б) FeO → Fe₂O₃

• В FeO степень окисления железа +2, в Fe₂O₃ – +3.

• Железо окислилось, произошло увеличение степени окисления.

в) S → ZnS

• В элементарной сере (S) степень окисления 0, в ZnS – -2.

• Сера восстановилась, произошло уменьшение степени окисления.

г) KMnO₄ → K₂MnO₄

• В KMnO₄ степень окисления марганца +7, в K₂MnO₄ – +6.

• Марганец восстановился, произошло уменьшение степени окисления.

Стр. 165

Используйте дополнительную информацию

7. Назовите соединения, имеющие формулы: Na₂O, CaS, FeS, Ca₃N₂, Mg₂Si, CO, CCl₄.

Na₂O – оксид натрия

CaS – сульфид кальция

FeS – сульфид железа

Ca₃N₂ – нитрид кальция

Mg₂Si – силицид магния

CO – оксид углерода (II) (угарный газ)

CCl₄ – тетрахлорметан (хлороформ)