Номер 792, страница 131 - гдз по химии 11 класс сборник задач Хвалюк, Резяпкин

792. Определите степень окисления атомов всех элементов в следующих соединениях: $HBr$, $CH_3COOCH_3$, $H_2O$, $H_2SO_3$, $NaH$, $C_2H_6$, $CH_3OH$, $CaH_2$, $H_2O_2$, $KHCO_3$, $Ba(OH)Cl$.

HBr. В молекуле бромоводорода водород имеет степень окисления $+1$, так как он связан с более электроотрицательным элементом — бромом. Молекула электронейтральна, поэтому сумма степеней окисления всех атомов равна нулю. Пусть степень окисления брома равна $x$. Составляем уравнение: $(+1) + x = 0$, откуда $x = -1$.

Ответ: $H: +1$; $Br: -1$.

CH₃COOCH₃. Это метилацетат, сложный эфир. Для определения степеней окисления атомов углерода необходимо рассмотреть его структурную формулу $CH_3-C(O)O-CH_3$. В органических соединениях степень окисления водорода, связанного с углеродом, принимается равной $+1$, а кислорода $-2$.

1. Первый атом углерода (в метильной группе $CH_3-$, связанной с карбонильным углеродом) соединен с тремя атомами водорода и одним атомом углерода. Связь C-C не вносит вклада в степень окисления. Так как углерод более электроотрицателен, чем водород, он принимает по одному электрону от каждого атома водорода. Степень окисления этого атома углерода: $3 \times (-1) = -3$.

2. Второй атом углерода (карбонильный, в группе $-C(O)O-$) связан с одним атомом углерода, одним атомом кислорода двойной связью и одним атомом кислорода одинарной связью. Связь C-C не учитываем. Атом кислорода более электроотрицателен, чем углерод. Двойная связь с кислородом дает атому углерода степень окисления $+2$, одинарная связь с другим атомом кислорода — $+1$. Суммарная степень окисления этого атома углерода: $(+2) + (+1) = +3$.

3. Третий атом углерода (в метильной группе $-O-CH_3$) связан с тремя атомами водорода и одним атомом кислорода. Три связи с водородом дают суммарно $-3$. Связь с кислородом дает $+1$. Суммарная степень окисления этого атома углерода: $(-3) + (+1) = -2$.

Проверим, равна ли сумма степеней окисления в молекуле нулю: $(-3) + (+3) + (-2) + 6 \times (+1) + 2 \times (-2) = -2 + 6 - 4 = 0$. Расчет верен.

Ответ: $C$ (в $CH_3-C$): $-3$; $C$ (в $-COO-$): $+3$; $C$ (в $O-CH_3$): $-2$; $H: +1$; $O: -2$.

H₂O. В молекуле воды кислород является более электроотрицательным элементом, чем водород, поэтому его стандартная степень окисления равна $-2$. Водород имеет степень окисления $+1$. Сумма степеней окисления в нейтральной молекуле: $2 \times (+1) + (-2) = 0$.

Ответ: $H: +1$; $O: -2$.

H₂SO₃. В сернистой кислоте водород имеет степень окисления $+1$, а кислород $-2$. Молекула электронейтральна, поэтому сумма степеней окисления равна нулю. Пусть степень окисления серы равна $x$. Составляем уравнение: $2 \times (+1) + x + 3 \times (-2) = 0$. Решая его, получаем: $2 + x - 6 = 0 \implies x = +4$.

Ответ: $H: +1$; $S: +4$; $O: -2$.

NaH. Это гидрид натрия, соединение металла с водородом. Натрий — щелочной металл, его степень окисления в соединениях всегда $+1$. Так как молекула электронейтральна, степень окисления водорода должна быть $-1$. Это исключение из правила, по которому водород обычно имеет с.о. $+1$.

Ответ: $Na: +1$; $H: -1$.

C₂H₆. В этане, как и в большинстве органических соединений, водород имеет степень окисления $+1$. Молекула электронейтральна. Пусть средняя степень окисления углерода равна $x$. Тогда $2 \times x + 6 \times (+1) = 0$. Отсюда $2x = -6$, и $x = -3$. Поскольку оба атома углерода в этане ($H_3C-CH_3$) эквивалентны, степень окисления каждого из них равна $-3$.

Ответ: $C: -3$; $H: +1$.

CH₃OH. В метаноле степень окисления водорода $+1$, кислорода $-2$. Пусть степень окисления углерода равна $x$. Сумма степеней окисления в нейтральной молекуле равна нулю: $x + 4 \times (+1) + (-2) = 0$. Отсюда $x + 2 = 0$, и $x = -2$. Можно также определить по структуре $H_3C-OH$: атом углерода связан с тремя атомами H (дает суммарно $3 \times (-1) = -3$) и одним атомом O (дает $+1$). Итоговая степень окисления углерода: $-3 + 1 = -2$.

Ответ: $C: -2$; $H: +1$; $O: -2$.

CaH₂. Это гидрид кальция. Кальций — щелочноземельный металл (2 группа), его степень окисления в соединениях всегда $+2$. Молекула электронейтральна, поэтому $2 \times (\text{с.о. H}) + (+2) = 0$. Отсюда следует, что степень окисления водорода равна $-1$.

Ответ: $Ca: +2$; $H: -1$.

H₂O₂. Это пероксид водорода. Характерной чертой пероксидов является наличие связи O-O, из-за чего кислород имеет степень окисления $-1$. Степень окисления водорода равна $+1$. Проверка для нейтральной молекулы: $2 \times (+1) + 2 \times (-1) = 0$.

Ответ: $H: +1$; $O: -1$.

KHCO₃. Это гидрокарбонат калия, кислая соль. Калий (щелочной металл) имеет степень окисления $+1$. Водород в составе кислотного остатка имеет степень окисления $+1$, кислород $-2$. Пусть степень окисления углерода равна $x$. Сумма степеней окисления в нейтральной формульной единице равна нулю: $(+1) + (+1) + x + 3 \times (-2) = 0$. Отсюда $2 + x - 6 = 0$, и $x = +4$.

Ответ: $K: +1$; $H: +1$; $C: +4$; $O: -2$.

Ba(OH)Cl. Это гидроксохлорид бария, основная соль. Барий (щелочноземельный металл) имеет степень окисления $+2$. Хлор в виде хлорид-иона имеет степень окисления $-1$. В гидроксогруппе ($OH$) кислород имеет степень окисления $-2$, а водород $+1$ (суммарный заряд группы $-1$). Проверка суммы степеней окисления для всей формульной единицы: $(+2) + (-2) + (+1) + (-1) = 0$.

Ответ: $Ba: +2$; $O: -2$; $H: +1$; $Cl: -1$.