ГЛАВА ТРЕТЬЯ. Соединения химических элементов

Ответы к §18. Степень окисления

i. Работа в информационной среде

1. Найдите в Интернете электронные адреса, раскрывающие содержание ключевых слов и словосочетаний параграфа для создания классного банка данных.

Ответ:

1. https://ru.wikipedia.org/wiki/Бинарноесоединение
2. https://foxford.ru/wiki/himiya/binarnye−soedineniya
3. https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/596970
4. https://ru.wikipedia.org/wiki/Степеньокисления
5. https://www.fknz.ru/obrazovanie/stepen−okisleniya/
6. https://www.uchmet.ru/library/material/143766/92199/

2. Используя ресурсы Интернета, подготовьте информационный продукт (по выбору): презентацию по теме урока или сообщение по одному из ключевых слов (словосочетаний) параграфа.

Ответ:

                                 Бинарные, или двухэлементные соединения
              Бинарные соединения − химические вещества, образованные, как правило, двумя химическими элементами. Термин «бинарные соединения» обычно не применяется в отношении основных и кислотных оксидов. При этом несолеобразующие оксиды включают в бинарные соединения. Многоэлементные вещества, в формульной единице которых одна из составляющих содержит не связанные между собой атомы нескольких элементов, а также одноэлементные или многоэлементные группы атомов (кроме гидроксидов и солей), рассматривают как бинарные соединения.
                                         Номенклатура
          Бинарные соединения − это собирательная группа веществ, которые имеют различное химическое строение. Поэтому их номенклатура может варьироваться в зависимости от генетической принадлежности.
                                               Свойства
Группа бинарных соединений включает в себя очень большое число веществ, и, естественно, все эти вещества различаются по физическим свойствам. Среди бинарных соединений есть представляющие собой при нормальных условиях газы (например, аммиак, фосфин), жидкости (например, тетрахлорид титана $TiCl_{4}$, дисульфид углерода $CS_{2}$) и твердые вещества (например, нитрид бора BN, карбид кремния SiC).
                  Химическая связь в бинарных соединениях — ковалентная полярная (в соединениях неметаллов и некоторых амфотерных элементов) или ионная (в солях бескислородных кислот).
Многие бинарные соединения гидролизуются водой, например фосфин или хлорид алюминия.
                                                Получение
Часто бинарные соединения можно получить прямым взаимодействием простых веществ между собой.
        Другие бинарные вещества могут получаться более сложным путем — через реакции обмена или окислительно−восстановительные реакции.
                                                 Применение
               В силу того, что к данной группе веществ можно отнести очень большое их количество, можно сказать, что бинарные соединения применяются практически во всех областях деятельности человека, от приготовления пищи до использования в качестве сырья для крупнотоннажных производств.

?. Вопросы и задания

1. Запишите формулы оксидов азота (II), (V), (I), (III), (IV).

Ответ:

Степень окисления кислорода в оксидах постоянна: −2.
1. N (II).
$\overset{+2}{N}\overset{-2}{O}$.
Наименьшее общее кратное для элементов: 2.
Разделим наименьшее общее кратное на степень окисления каждого элемента − определим индексы, т.е. число атомов каждого элемента в формуле данного вещества: 2 : 2 = 1; 2 : 2 = 1.
Таким образом, NO − оксид азота (II).

2. N (V).
$\overset{+5}{N}\overset{-2}{O}$.
Наименьшее общее кратное для элементов: 5 * 2 = 10.
Разделим наименьшее общее кратное на степень окисления каждого элемента: 10 : 5 = 2; 10 : 2 = 5.
Таким образом, $N_{2}O{5}$ − оксид азота (V).

3. N (I).
$\overset{+1}{N}\overset{-2}{O}$.
Наименьшее общее кратное для элементов: 1 * 2 = 2.
Разделим наименьшее общее кратное на степень окисления каждого элемента: 2 : 1 = 2; 2 : 2 = 1.
Таким образом, $N_{2}O$ − оксид азота (I).

4. N (III).
$\overset{+3}{N}\overset{-2}{O}$.
Наименьшее общее кратное для элементов: 3 * 2 = 6.
Разделим наименьшее общее кратное на степень окисления каждого элемента: 6 : 3 = 2; 6 : 2 = 13
Таким образом, $N_{2}O_{3}$ − оксид азота (III).

5. N (IV).
$\overset{+4}{N}\overset{-2}{O}$.
Наименьшее общее кратное для элементов: 4.
Разделим наименьшее общее кратное на степень окисления каждого элемента: 4 : 4 = 1; 4 : 2 = 2
Таким образом, $NO_{2}$ − оксид азота (IV).

2. Дайте названия бинарных соединений, формулы которых:
а) $Cl_{2}O_{7}, Cl_{2}O, ClO_{2}$;
б) $FeCl_{2}, FeCl_{3}$;
в) $MnS, MnO_{2}, MnF_{4}, MnO, MnCl_{4}$;
г) $Cu_{2}O, Mg_{2}Si, SiCl_{4}, Na_{3}N, FeS$.

Ответ:

а) $Cl_{2}O_{7}$ − оксид хлора (VII),
$Cl_{2}O$ − оксид хлора (I),
$ClO_{2}$ − оксид хлора (IV).

б) $FeCl_{2}$ − хлорид железа (II),
$FeCl_{3}$ − хлорид железа (III).

в) MnS − сульфид марганца (II),
$MnO_{2}$ − оксид марганца (IV),
$MnF_{4}$ − фторид марганца (IV),
MnO − оксид марганца (II),
$MnCl_{4}$ − хлорид марганца (IV).

г) $Cu_{2}O$ − оксид меди (I),
$Mg_{2}Si$ − силицид магния (IV),
$SiCl_{4}$ − хлорид кремния(IV),
$Na_{3}N$ − нитрид натрия (III),
FeS − сульфид железа (II).

3. Найдите по справочникам и словарям всевозможные названия веществ с формулами: а) $CO_{2}$ и CO; б) $SO_{2}$ и $SO_{3}$. Объясните их этимологию. Дайте по два названия этих веществ по международной номенклатуре в соответствии с правилами, изложенными в параграфе.

Ответ:

а) $CO_{2}$ − углекислый газ, двуокись углерода, оксид углерода (IV), диоксид углерода, угольный ангидрид.
Углекислым газом назван, так как образуется при сгорании (окислении) угля.
Названия по международной номенклатуре: диоксид углерода или оксид углерода (IV).
CO − угарный газ, монооксид углерода или оксид углерода (II), окись углерода.
Угарным газом назван, так как производит отравляющее действие на живой организм (говорят, человек "угорает").
Названия по международной номенклатуре: монооксид углерода или оксид углерода (II).

б) $SO_{2}$ − сернистый газ, сернистый ангидрид, двуокись серы, диоксид серы или оксид серы (IV).
Названия по международной номенклатуре: диоксид серы или оксид серы (IV).
$SO_{3}$ − серный ангидрид, серный газ, треокись серы, триоксид серы или оксид серы (VI).
Названия по международной номенклатуре: триоксид серы или оксид серы (VI).

Примечание. Названия со словом окись являются устаревшими и в настоящее время не употребляются.

4. Какое ещё название можно дать аммиаку $H_{3}N$?

Ответ:

$H_{3}N$ − аммиак, нитрид водорода.

5. Найдите объём, который имеет при н. у. сероводород массой 17 г. Сколько молекул его содержится в этом объёме?

Ответ:

Дано:
m ($H_{2}S$) = 17 г;
_____________
V − ?
N − ?
Решение:
$n = \frac{m}{M}$;
M ($H_{2}S$) = 2 * Ar (H) + 1 * Ar (S) = 2 * 1 + 32 = 32 г/моль;
$n = \frac{17}{32} = 0,5 $ моль;
$V = V_{m}* n$;
$V_{m}$= 22,4 л/моль;
V ($H_{2}S$) = 22,4 * 0,5 = 11,2 л;
$N = n * N_{А}$;
$N_{A}= 6,02 * 10^{23}$;
$N (H_{2}S) = 0,5 * 6,02 * 10^{23} = 3,01 * 10^{23}$ молекул.
Ответ. 0,5 моль; 11,2 л; $3,01 * 10^{23}$ молекул.

6. Вычислите массу метана $CH_{4}$ объёмом 33,6 $м^{3}$ при н.у. и определите число его молекул, содержащееся в этом объёме.

Ответ:

Дано:
V ($CH_{4}$) = 33,6 $м^{3}$;
_____________
m − ?
N − ?
Решение:
$n=\frac{V}{V_{m}}$;
$V_{m}$= 22,4 л/моль;
V ($CH_{4}$) = 33,6 $м^{3}$ = 33,6 * 1000 = 33600 л;
$n=\frac{33600}{22,4} = 1500$ моль;
m = n * M;
M ($CH_{4}$) = 1 * Ar (C) + 4 * Ar (Н) = 1 * 12 + 4 * 1 = 16 г/моль;
m ($CH_{4}$) = 1500 * 16 = 24 000 г = 24 кг;
$N = n * N_{А}$;
$N_{A}= 6,02 * 10^{23}$;
$N (CH_{4}) = 1500 * 6,02 * 10^{23} = 9 * 10^{26}$ молекул.
Ответ. 24 кг; $9 * 10^{26}$ молекул.

7. Определите степень окисления углерода и запишите структурные формулы следующих веществ, зная, что углерод в органических соединениях всегда четырёхвалентен: метана $CH_{4}$, тетрахлорметана $CCl_{4}$, этана $C_{2}H_{4}$, ацетилена $C_{2}H_{2}$.

Ответ:

$\overset{-4}{С}\overset{+1}{Н_{4}}$
    H
     |
H-C-H
    |
   H

$\overset{+4}{С}\overset{-1}{Cl_{4}}$
     Cl
      |
Cl-C-Cl
      |
    Cl

$\overset{-2}{C_{2}}\overset{+1}{Н_{4}}$
H      H
  \      /
  C=C
  /      \
H      H

$\overset{-1}{C_{2}}\overset{+1}{Н_{2}}$
H-C≡C-H