Самостійна робота «Валентність і ступінь окиснення елементів у збудженому стані» з хімії для 11 класу

Б. Сульфур(IV) оксид SO₂

У SO₂ Сірка має ступінь окиснення +4 і виявляє валентність IV, це проміжний стан атома. У SO₃, H₂SO₄ і Na₂SO₄ Сірка має ступінь окиснення +6, тобто вищу валентність VI, яку вона виявляє в збудженому стані.

Г. Кальцій ортофосфат Ca₃(PO₄)₂; Д. Ортофосфатна кислота H₃PO₄

В H₃PO₄ і Ca₃(PO₄)₂ Фосфор має ступінь окиснення +5: у кислоті це дають чотири зв'язки з Оксигеном, у солях +5 компенсує сумарний негативний заряд кислотного залишку. У PH₃ і K₃P Фосфор має ступінь окиснення −3, а в P₂O₃ ступінь окиснення +3.

Г → А → Б → В

Вищий ступінь окиснення дорівнює номеру групи (короткого варіанта ПС): Карбон +4, Нітроген +5, Сульфур +6, Хлор +7. Тож правильний порядок за збільшенням: Карбон, Нітроген, Сульфур, Хлор.

1 — В, 2 — Д, 3 — Б, 4 — А

Стадія 1: S + O₂ → SO₂, горіння Сульфуру на повітрі. Стадія 2: 2SO₂ + O₂ → 2SO₃, каталізатор V₂O₅, нагрівання. Стадія 3: SO₃ + H₂O → H₂SO₄, взаємодія оксиду з водою. Стадія 4: Cu + 2H₂SO₄(конц.) → CuSO₄ + SO₂↑ + 2H₂O, потрібна концентрована кислота й нагрівання. Розчин BaCl₂ не підходить жодній стадії, бо барій хлорид не є реагентом для жодного з цих перетворень.

1 — В, 2 — Д, 3 — Г, 4 — А

Рівняння: 2Al + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂. Крок 1: n(H₂) = 1,2 г : 2 г/моль = 0,6 моль. Крок 2: за рівнянням n(Al) = (2/3)·n(H₂) = 0,4 моль. Крок 3: m(Al) = 0,4 моль · 27 г/моль = 10,8 г. Крок 4: m(домішок) = 12 г − 10,8 г = 1,2 г. Число 0,2 моль отримують, якщо помилково поділять кількість водню на коефіцієнт 3, це типова помилка і зайвий варіант.

А. 49 г

Рівняння: CuO + H₂SO₄ → CuSO₄ + H₂O. Крок 1: n(CuSO₄) = 16 г : 160 г/моль = 0,1 моль. Крок 2: за рівнянням n(H₂SO₄) = 0,1 моль, m(H₂SO₄) = 0,1 моль · 98 г/моль = 9,8 г. Крок 3: m(розчину) = 9,8 г : 0,2 = 49 г. Число 9,8 г отримують, якщо забувають перевести масу кислоти в масу розчину, а 98 г і 490 г відповідають помилкам у масовій частці.

Г. Калій хлорат KClO₃

У KClO₃ Хлор має ступінь окиснення +5 і виявляє валентність V, це проміжний збуджений стан атома. У HClO₄, NaClO₄ і Cl₂O₇ Хлор має ступінь окиснення +7, тобто свою вищу валентність VII.

Б. Натрій нітрит NaNO₂; В. Нітроген(III) оксид N₂O₃

В N₂O₃ Нітроген має ступінь окиснення +3 (усього −6 на три Оксигени, тож на два Нітрогени припадає +6), у NaNO₂ також +3. У HNO₃ Нітроген має +5, у NH₄Cl ступінь окиснення −3, у NO₂ ступінь окиснення +4.

В → А → Б → Г

Нижчий ступінь окиснення дорівнює мінус різниці між 8 і числом електронів зовнішнього рівня: Силіцій −4, Нітроген −3, Оксиген −2, Флуор −1. Порядок за спаданням модуля: Силіцій, Нітроген, Оксиген, Флуор.

1 — А, 2 — В, 3 — Г, 4 — Б

Стадія 1: N₂ + 3H₂ ⇄ 2NH₃, каталізатор, нагрівання, тиск. Стадія 2: 4NH₃ + 5O₂ → 4NO + 6H₂O, каталізатор Pt, нагрівання. Стадія 3: 2NO + O₂ → 2NO₂, за кімнатної температури без каталізатора, киснем повітря. Стадія 4: 4NO₂ + O₂ + 2H₂O → 4HNO₃. Розчин HCl не підходить жодній стадії, бо хлоридна кислота не є реагентом у цьому ланцюжку.

1 — А, 2 — Г, 3 — Д, 4 — Б

Рівняння: Fe₂O₃ + 3H₂ → 2Fe + 3H₂O. Крок 1: n(H₂O) = 10,8 г : 18 г/моль = 0,6 моль, це пара 1-А. Крок 2: за рівнянням n(Fe₂O₃) = (1/3)·n(H₂O) = 0,2 моль, це пара 2-Г. Крок 3: m(Fe₂O₃ чистого) = 0,2 моль · 160 г/моль = 32 г, це пара 3-Д. Крок 4: m(домішок) = 40 г − 32 г = 8 г, це пара 4-Б. Число 40 г (варіант В) це маса технічного зразка, типовою помилкою є прийняти її за масу чистої речовини.

В. 126 г

Рівняння: MgO + 2HNO₃ → Mg(NO₃)₂ + H₂O. Крок 1: n(Mg(NO₃)₂) = 14,8 г : 148 г/моль = 0,1 моль. Крок 2: за рівнянням n(HNO₃) = 2 · 0,1 = 0,2 моль, m(HNO₃) = 0,2 моль · 63 г/моль = 12,6 г. Крок 3: m(розчину) = 12,6 г : 0,1 = 126 г. Число 12,6 г отримують, якщо забувають перейти від маси кислоти до маси розчину, а 63 г відповідає проігнорованому коефіцієнту 2 перед HNO₃.