Степень окисления важные моменты чтобы я могла решить все и составь тест для проверки знания

Кратко

Степень окисления (с.о.) — это условный заряд атома в соединении, если все связи считать ионными.
Главное правило:

• в нейтральной молекуле сумма степеней окисления всех атомов равна 0;
• в ионе сумма степеней окисления равна заряду иона.

Универсальный способ: записать уравнение с неизвестной \(x\) и решить его.

Что нужно запомнить

1. Простые вещества имеют с.о. 0: \( \mathrm{O_2,\ O_3,\ S_8,\ P_4,\ Fe} \).
2. Одноатомный ион имеет с.о., равную заряду: \( \mathrm{Na^+}=+1,\ \mathrm{Cl^-}=-1,\ \mathrm{Fe^{3+}}=+3 \).
3. Фтор в соединениях всегда \(-1\).
4. Кислород обычно \(-2\). Исключения:
   • пероксиды: \( \mathrm{H_2O_2,\ Na_2O_2} \) — кислород \( -1 \);
   • надпероксиды: \( \mathrm{KO_2} \) — кислород \( -\tfrac12 \);
   • фториды кислорода: \( \mathrm{OF_2} \) — кислород \( +2 \), \( \mathrm{O_2F_2} \) — кислород \( +1 \).
5. Водород обычно \(+1\). Исключения — гидриды металлов: \( \mathrm{NaH,\ CaH_2} \), здесь водород \( -1 \).
6. Щелочные металлы \( \mathrm{Li,\ Na,\ K,\ Cs} \) — \(+1\); щелочноземельные \( \mathrm{Mg,\ Ca,\ Ba} \) — \(+2\); алюминий — \(+3\).
7. Галогены: \( \mathrm{F} \) всегда \(-1\); \( \mathrm{Cl,\ Br,\ I} \) обычно \(-1\), но с кислородом или фтором могут быть положительными.
8. Если элемент проявляет переменную с.о., её вычисляют по формуле.
9. Средняя с.о. может быть дробной. Например, в \( \mathrm{Fe_3O_4} \) средняя с.о. железа \( +\tfrac83 \), но реально там один \( \mathrm{Fe^{+2}} \) и два \( \mathrm{Fe^{+3}} \).
10. Не путай степень окисления с валентностью. В \( \mathrm{CH_4} \) углерод имеет с.о. \(-4\), а валентность IV.

Алгоритм

1. Запиши формулу и заряд частицы: молекула — \(0\), ион — его заряд.
2. Расставь известные степени окисления.
3. Неизвестную степень окисления обозначь \(x\).
4. Составь уравнение: сумма всех с.о. с учётом индексов равна заряду.
5. Реши уравнение.
6. Проверь подстановкой.

Пример 1. \( \mathrm{K_2Cr_2O_7} \):

\[ 2(+1)+2x+7(-2)=0 \]

\[ 2+2x-14=0 \Rightarrow 2x=12 \Rightarrow x=+6 \]

Пример 2. \( \mathrm{MnO_4^-} \):

\[ x+4(-2)=-1 \]

\[ x-8=-1 \Rightarrow x=+7 \]

Пример 3. \( \mathrm{NH_4^+} \):

\[ x+4(+1)=+1 \]

\[ x+4=1 \Rightarrow x=-3 \]

Пример 4. \( \mathrm{H_2O_2} \):

\[ 2(+1)+2x=0 \]

\[ 2+2x=0 \Rightarrow x=-1 \]

Частые значения

• N: \(-3\) в \( \mathrm{NH_3,\ NH_4^+} \); \(+1\) в \( \mathrm{N_2O} \); \(+2\) в \( \mathrm{NO} \); \(+3\) в \( \mathrm{HNO_2,\ NO_2^-} \); \(+4\) в \( \mathrm{NO_2} \); \(+5\) в \( \mathrm{HNO_3,\ NO_3^-} \).
• S: \(-2\) в \( \mathrm{H_2S,\ S^{2-}} \); \(+4\) в \( \mathrm{SO_2,\ SO_3^{2-}} \); \(+6\) в \( \mathrm{SO_3,\ H_2SO_4,\ SO_4^{2-}} \). В \( \mathrm{FeS_2} \) сера \(-1\), железо \(+2\).
• Cl: \(-1\) в \( \mathrm{HCl,\ Cl^-} \); \(+1\) в \( \mathrm{HClO} \); \(+3\) в \( \mathrm{HClO_2} \); \(+5\) в \( \mathrm{HClO_3} \); \(+7\) в \( \mathrm{HClO_4,\ Cl_2O_7} \).
• Mn: \(+2\) в \( \mathrm{MnSO_4} \); \(+4\) в \( \mathrm{MnO_2} \); \(+6\) в \( \mathrm{K_2MnO_4} \); \(+7\) в \( \mathrm{KMnO_4,\ MnO_4^-} \).
• Cr: \(+3\) в \( \mathrm{Cr_2O_3} \); \(+6\) в \( \mathrm{K_2Cr_2O_7,\ CrO_4^{2-}} \).
• C: \(-4\) в \( \mathrm{CH_4} \); \(+2\) в \( \mathrm{CO} \); \(+4\) в \( \mathrm{CO_2,\ H_2CO_3} \).
• P: \(-3\) в \( \mathrm{PH_3} \); \(+3\) в \( \mathrm{H_3PO_3} \); \(+5\) в \( \mathrm{H_3PO_4,\ P_2O_5} \).

Мини-тест

Сначала реши сама, потом проверь по ответам ниже.

1. Определи с.о. серы: \( \mathrm{H_2S,\ SO_2,\ H_2SO_4,\ SO_4^{2-}} \).
2. Определи с.о. марганца: \( \mathrm{MnO_2,\ KMnO_4,\ MnO_4^-,\ MnSO_4} \).
3. В каких веществах кислород имеет с.о. не \(-2\): \( \mathrm{H_2O,\ H_2O_2,\ OF_2,\ KO_2,\ CaO} \)?
4. В каких веществах водород имеет с.о. \(-1\): \( \mathrm{HCl,\ NaH,\ CH_4,\ CaH_2,\ NH_3} \)?
5. Вычисли с.о. азота: \( \mathrm{NH_4^+,\ NO_3^-,\ N_2O,\ N_2H_4} \).
6. В каком соединении хлор имеет с.о. \(+5\): \( \mathrm{HCl,\ HClO,\ HClO_2,\ HClO_3,\ HClO_4} \)?
7. Для \( \mathrm{Fe_3O_4} \) найди среднюю с.о. железа. Какие реальные с.о. у атомов железа?
8. Определи с.о. хрома: \( \mathrm{K_2Cr_2O_7,\ CrO_4^{2-},\ Cr_2O_3} \).
9. Определи с.о. углерода: \( \mathrm{CO,\ CO_2,\ CH_4,\ H_2CO_3} \).
10. Верно или неверно:

• а) в \( \mathrm{O_3} \) с.о. кислорода \(0\);
• б) в \( \mathrm{OF_2} \) у кислорода \(-2\);
• в) в \( \mathrm{Na_2O_2} \) у кислорода \(-1\);
• г) фтор может иметь положительную с.о.;
• д) в \( \mathrm{NH_4^+} \) сумма с.о. равна \(+1\).

11. Найди ошибку: «В \( \mathrm{H_2O_2} \) у кислорода \(-2\), потому что кислород всегда \(-2\)».
12. Определи с.о. хлора в \( \mathrm{Ca(ClO)_2} \) и \( \mathrm{Cl_2O_7} \).

Ответы и проверка

1. \( \mathrm{H_2S}: -2;\ \mathrm{SO_2}: +4;\ \mathrm{H_2SO_4}: +6;\ \mathrm{SO_4^{2-}}: +6 \).
2. \( \mathrm{MnO_2}: +4;\ \mathrm{KMnO_4}: +7;\ \mathrm{MnO_4^-}: +7;\ \mathrm{MnSO_4}: +2 \).
3. \( \mathrm{H_2O_2}: -1;\ \mathrm{OF_2}: +2;\ \mathrm{KO_2}: -\tfrac12 \). В \( \mathrm{H_2O} \) и \( \mathrm{CaO} \) кислород \(-2\).
4. \( \mathrm{NaH} \) и \( \mathrm{CaH_2} \): водород \(-1\). В \( \mathrm{HCl,\ CH_4,\ NH_3} \) водород \(+1\).
5. \( \mathrm{NH_4^+}: -3;\ \mathrm{NO_3^-}: +5;\ \mathrm{N_2O}: +1;\ \mathrm{N_2H_4}: -2 \).
6. \( \mathrm{HClO_3} \), хлор \(+5\).
7. Средняя: \(3x+4(-2)=0 \Rightarrow x=+\tfrac83\). Реально: \( \mathrm{FeO \cdot Fe_2O_3} \), то есть один \( \mathrm{Fe^{+2}} \) и два \( \mathrm{Fe^{+3}} \).
8. \( \mathrm{K_2Cr_2O_7}: +6;\ \mathrm{CrO_4^{2-}}: +6;\ \mathrm{Cr_2O_3}: +3 \).
9. \( \mathrm{CO}: +2;\ \mathrm{CO_2}: +4;\ \mathrm{CH_4}: -4;\ \mathrm{H_2CO_3}: +4 \).
10. а) верно; б) неверно, кислород \(+2\); в) верно; г) неверно; д) верно.
11. Ошибка: в \( \mathrm{H_2O_2} \) кислород \(-1\): \[ 2(+1)+2x=0 \Rightarrow x=-1. \] Кислород обычно \(-2\), но бывают исключения.
12. \( \mathrm{Ca(ClO)_2} \): кальций \(+2\), кислород \(-2\): \[ +2+2x+2(-2)=0 \Rightarrow 2x=2 \Rightarrow x=+1. \] В \( \mathrm{Cl_2O_7} \): \[ 2x+7(-2)=0 \Rightarrow 2x=14 \Rightarrow x=+7. \]