Ступінь окислення та валентність хімічних елементів. Завдання ЄДІ хімія: Електронегативність

ВИЗНАЧЕННЯ

Хлорид амонію(нашатир) у звичайних умовах є білі кристали (рис. 1).

Летуч, термічно мало стійкий (температура плавлення - 400 o З тиску). Брутто-формула – NH 4 Cl. Молярна маса хлориду амонію дорівнює 53,49 г/моль.

Мал. 1. Хлорид амонію. Зовнішній вигляд.

Добре розчиняється у воді (гідролізується по катіону). Кристаллогідратів не утворює. Розкладається концентрованою сірчаною кислотою та лугами.

NH4Cl, ступеня окислення елементів у ньому

Щоб визначити ступеня окиснення елементів, що входять до складу хлориду амонію, спочатку необхідно розібратися з тим, для яких елементів ця величина точно відома.

Ступінь окислення кислотного залишку визначається числом атомів водню, що входять до складу кислоти, що утворює його, зазначених зі знаком мінус. Хлорид-іон - це кислотний залишок хлороводневої (соляної) кислоти, формула якої HCl. У її складі є один атом водню, отже, ступінь окислення хлору в іоні хлорид дорівнює (-1).

Іон-амонію є похідним аміаку (NH 3), що є гідридом. А, як відомо, ступінь окислення водню в гідридах завжди дорівнює (+1). Для знаходження ступеня окиснення азоту приймемо її значення за «х» і визначимо його за допомогою рівняння електронейтральності:

x + 4× (+1) + (-1) = 0;

x + 4 - 1 = 0;

Значить ступінь окислення азоту в хлориді амонію дорівнює (-3):

N -3 H +1 4 Cl -1.

Приклади розв'язання задач

ПРИКЛАД 1

Завдання

Визначте ступеня окиснення азоту в таких сполуках: а) NH 3 ; б) Li 3 N; в) NO2.

Відповідь

а) Аміак є гідридом азоту, а, як відомо, у цих сполуках водень виявляє ступінь окислення (+1). Для знаходження ступеня окиснення азоту приймемо її значення за «х» і визначимо його за допомогою рівняння електронейтральності:

x + 3× (+1) = 0;

Ступінь окиснення азоту в аміаку дорівнює (-3): N -3 H 3 .

б) Літій виявляє постійний ступінь окислення, що збігається з номером групи у Періодичній системі Д.І. Менделєєва, де він розташований, тобто. дорівнює (+1) (літій – метал). Для знаходження ступеня окиснення азоту приймемо її значення за «х» і визначимо його за допомогою рівняння електронейтральності:

3× (+1) + х = 0;

Ступінь окислення азоту в нітриді літію дорівнює (-3): Li 3 N -3.

в) Ступінь окиснення кисню у складі оксидів завжди дорівнює (-2). Для знаходження ступеня окиснення азоту приймемо її значення за «х» і визначимо його за допомогою рівняння електронейтральності:

x + 2×(-2) = 0;

Ступінь окислення азоту в діоксид азоту дорівнює (+4): N +4 O 2 .

ПРИКЛАД 2

Завдання

Визначте ступеня окиснення азоту в таких сполуках: а) N 2 ; б) HNO 3; в) Ba(NO 2) 2 .

Відповідь

а) У з'єднаннях з неполярними зв'язками ступінь окислення елементів дорівнює нулю. Це означає, що ступінь окислення азоту у його двоатомній молекулі дорівнює нулю: N 0 2 .

б) Ступені окислення водню та кисню у складі неорганічних кислот завжди рівні (+1) та (-2) відповідно. Для знаходження ступеня окиснення азоту приймемо її значення за «х» і визначимо його за допомогою рівняння електронейтральності:

(+1) + х + 3×(-2) = 0;

1 + х - 6 = 0;

Ступінь окиснення азоту в азотній кислоті дорівнює (+5): HN +5 O 3 .

в) Барій виявляє постійний ступінь окислення, що збігається з номером групи в Періодичній системі Д.І. Менделєєва, де він розташований, тобто. дорівнює (+2) (барій – метал). Ступінь окислення кисню у складі неорганічних кислот та його залишків завжди дорівнює (-2). Для знаходження ступеня окиснення азоту приймемо її значення за «х» і визначимо його за допомогою рівняння електронейтральності:

(+2) + 2×х + 4×(-2) = 0;

2 + 2х - 8 = 0;

Ступінь окислення азоту в нітриті барію дорівнює (+3): Ba (N +3 O 2) 2 .

Електронегативність. Ступінь окислення та валентність хімічних елементів.

Реакції окисно-відновні.

1) Встановіть відповідність між схемою зміни ступеня окислення елемента та рівнянням реакції, в якій ця зміна відбувається.

3) Встановіть відповідність між рівнянням окислювально-відновної реакції та властивістю азоту, яке він виявляє у цій реакції.

4) Встановіть відповідність між формулою речовини та ступенем окислення хлору в ній.

6) Встановіть відповідність між властивостями азоту і рівнянням окислювально-відновної реакції, в якій він виявляє ці властивості.

7) Встановіть відповідність між формулою речовини та ступенем окиснення азоту в ній.

ФОРМУЛА РЕЧОВИНИ
А) NaNO 2

СТУПЕНЬ ОКИСЛЕННЯ АЗОТУ
1) +5
2) +3
3) –3, +5
4) 0, +2
5) –3, +3
6) +4, +2

8) Встановіть відповідність між схемою реакції та зміною ступеня окислення окислювача в ній.

10. Встановіть відповідність між формулою солі та ступенем окислення хрому в ній.

12. Встановіть відповідність між схемою реакції та формулою відновника у ній

14. Встановіть відповідність між формулою речовини та ступенем окислення азоту в ній.

16. Встановіть відповідність між формулою солі та ступенем окислення хрому в ній.

18. Встановіть відповідність між схемою реакції та формулою відновника в ній

19. Встановіть відповідність між схемою реакції та зміною ступеня окислення відновника.

СХЕМА РЕАКЦІЇ

А) Cl 2 + P → PCl 5

Б) HCl+ KMnO 4 → Cl 2 + MnCl 2 + KCl + H 2 O

В) HClO + H 2 O 2 → O 2 + H 2 O + HCl

Г) Cl 2 + KOH → KCl + KClO 3 + H 2 O

ЗМІНА З ВІДНОВЛЮВАЧА

1) Cl 0 → Cl -1

2) Cl -1 →Cl 0

3) Cl 0 → Cl +1

5) Cl 0 → Cl +5

6) Mn +7 → Mn +2

20. Встановіть відповідність між схемою реакції та зміною ступеня окислення окислювача.

СХЕМА РЕАКЦІЇ

А) Na 2 SO 3 + I 2 +NaOH → Na 2 SO 4 + NaI + H 2 O

Б) I 2 + H 2 S → S + HI

В) SO 2 + NaIO 3 + H 2 O → H 2 SO 4 + NaI

Г) H 2 S + SO 2 → S + H 2 O

ЗМІНА З ОКИСНИКА

1) S -2 → S 0

3) S+4 → S+6

5) I+5 → I-1

21. Встановіть відповідність між схемою реакції та зміною ступеня окислення відновника.

23. Встановіть відповідність між формулою речовини та ступенем окислення хрому в ній.

25. Встановіть відповідність між схемою реакції та зміною ступеня окислення відновника.

27. Встановіть відповідність між схемою реакції та зміною ступеня окислення окислювача.

Обов'язковий мінімум знань

Ступінь окислення

Закономірності зміни електронегативності в періодах та групах Періодичної системи розглядалися у § 36.

Правила для розрахунку ступеня окиснення (с. о.) хімічних елементів:

Найменш електронегативним є хімічний елемент
1. залізо
2. магній
3. кальцій
Слід звернути увагу на словосполучення «найменше електронегативний», тобто елемент з найбільшими металевими властивостями. Цей аргумент дозволить виключити з можливих відповідей азот, як неметал, і зупинитися на кальції, як найактивнішому із запропонованих у завданні металів. Відповідь: 4.
Найбільш полярний хімічний зв'язок в одній із молекул
1. ССl 4
2. СВr 4
Знання закономірностей зміни електронегативності в періодах і групах Періодичної системи Д. І. Менделєєва дозволяє виключити зі списку чотиривалентних сполук вуглецю метан СН 4 , а з галогенідів, що залишилися, зупинитися на CF 4 , як на з'єднанні вуглецю з найбільш електронегативним з усіх хімічних елементів - ф. Відповідь: 2.
У молекулах хлороводню та хлору хімічний зв'язок відповідно
1. іонна та ковалентна полярна
2. іонна та ковалентна неполярна
3. ковалентна полярна та ковалентна неполярна
4. воднева та ковалентна неполярна
Ключовим словом для швидкого та вірного виконання цього завдання є слово "відповідно". У запропонованих випадках лише одну з відповідей починається зі слів «ковалентна полярна», тобто зв'язку, характерного для хлороводню. Відповідь: 3.
Ступінь окислення марганцю в поєднанні, формула якого До 2 МnO 4 дорівнює
Знання правил розрахунку ступенів окислення елементів за формулою дозволить вибрати правильну відповідь. Відповідь: 3.
Найменший ступінь окислення має сірка у солі
1. сульфат калію
2. сульфіт калію
3. сульфід калію
4. гідросульфат калію
Очевидно, швидкому виконанню цього завдання сприятиме переведення назв солей у формули. Оскільки сірка - елемент VIA групи, її найменша ступінь окислення дорівнює -2. Цьому значенню відповідає з'єднання з формулою K 2 S - сульфід калію. Відповідь: 3.
Ступінь окиснення +5 атом хлору має в іоні
1. С1O - 4
2. С1O -
3. С1O - 3
4. С1O - 2
За виконання цього завдання слід звернути увагу, що за умови дані не електронейтральні сполуки, а іони хлору з одиничним негативним зарядом («-»). Оскільки сума ступенів окислення атомів в іоні дорівнює заряду іона, сумарний негативний заряд атомів кисню в іоні повинен мати значення -6 (+5 - 6 = -1). Відповідь: 3.
Ступінь окислення -3 азот має у кожному з двох сполук
1. NF 3 І NH 3
2. NH 4 Cl та N 2 O 3
3. NH 4 Cl та NH 3
4. HNO 2 та NF 3
Для визначення правильної відповіді необхідно подумки розділити варіанти відповідей на лівий та правий підстовпчики. Потім вибрати той, в якому з'єднання мають більш простий склад, - у нашому випадку це правий підстовпчик бінарних з'єднань. Аналіз дозволить виключити відповіді 2 і 4, так як в оксиді і фториді азоту позитивний ступінь окислення, як у менш електронегативного елемента. Цей аргумент дозволяє виключити і відповідь 1, тому що в ньому перша речовина - той самий фторид азоту. Відповідь: 3.
До речовин молекулярної будови не належать
1. вуглекислий газ
2. метан
3. хлороводень
4. карбонат кальцію
Слід звернути увагу до негативне судження, закладене за умови завдання. Так як газоподібні за звичайних умов речовини мають у твердому стані молекулярну кристалічну решітку, то умові завдання не відповідають варіанти 1-3. Віднесення карбонату кальцію до солей ще раз підтвердить правильну відповідь. Відповідь: 4.
Чи вірні такі міркування про властивості речовин та їх будову?
А. Мокра білизна висихає на морозі тому, що речовини молекулярної будови здатні до сублімації (ліхтарю).
Б. Мокра білизна висихає на морозі, оскільки молекули води мають низьку молекулярну масу.
1. вірно тільки А
2. вірно тільки Б
3. вірні обидва судження
4. обидва судження не вірні
Знання фізичних властивостейречовин молекулярної будови дозволяє вирішити, що причиною висихання мокрої білизни на морозі є здатність льоду до сублімації, а не дипольна будова молекул води. Відповідь: 1.
Молекулярна будова має кожну з речовин, формули яких наведені у рядку
1. 2 , HNO 3 , СаО
2. Na 2 S, Br 2 , NO 2
3. H 2 SO 4 , Сu, O 3
4. SO 2 , I 2 , НСl
Оскільки запропоновані варіанти містять по три речовини, логічно подумки розділити ці варіанти на три вертикальні підстовпчики. Аналіз кожного з них, починаючи з речовин більш простого складу (середній підстовпчик), дозволить виключити відповідь 3, так як у ньому міститься метал мідь, що має металеві кристалічні грати. Аналогічний аналіз правого підстовпчика дозволить виключити відповідь 1, так як він містить оксид лужноземельного металу (іонні грати). З двох варіантів, що залишилися, необхідно виключити варіант 2, так як він містить сіль лужного металу - сульфід натрію (іонна решітка). Відповідь: 4.

Завдання для самостійної роботи

Ступінь окислення +5 азот виявляє у поєднанні, формула якого
1. N 2 O 5
2. N 2 O 4
3. N 2 O
Ступінь окислення хрому в поєднанні, формула якого (NH 4) 2 Cr 2 O 7 дорівнює
Ступінь окислення азоту зменшується в ряді речовин, формули яких
1. NH 3, NO 2, KNO 3
2. N 2 O 4 , KNO 2 , NH 4 Cl
3. N 2 , N 2 O,NH 3
4. HNO 3, HNO 2, NO 2
Ступінь окислення хлору збільшується в ряді речовин, формули яких
1. НСlO, НСlO 4 , КСlO 3
2. Сl 2 , С1 2 O 7 , КСlO 3
3. Са(С1O) 2 , КСlO 3 , НСlO 4
4. КСl, КСlO 3 , КСlO
Найбільш полярний хімічний зв'язок у молекулі
1. аміаку
2. сірководню
3. бромоводню
4. фтороводню
Речовина з ковалентним неполярним зв'язком
1. білий фосфор
2. фосфід алюмінію
3. хлорид фосфору (V)
4. фосфат кальцію
Формули речовин тільки з іонним зв'язком записані в ряду
1. хлорид натрію, хлорид фосфору (V), фосфат натрію
2. оксид натрію, гідроксид натрію, пероксид натрію
3. сірковуглець, карбід кальцію, оксид кальцію
4. фторид кальцію, оксид кальцію, хлорид кальцію
Атомні кристалічні грати має
1. оксид натрію
2. оксид кальцію
3. оксид сірки (IV)
4. оксид алюмінію
З'єднання з іонними кристалічними гратами утворюється при взаємодії хлору з
1. фосфором
2. барієм
3. воднем
4. сірої
Чи вірні такі міркування про хлорид амонію?
А. Хлорид амонію - речовина іонної будови, утворена за рахунок ковалентного полярного та іонного зв'язків.
Б. Хлорид амонію - речовина іонної будови, а тому тверда, тугоплавка і нелетюча.
1. вірно тільки А
2. вірно тільки Б
3. вірні обидва судження
4. обидва судження невірні