Кислородные соединения хлора. Задания ЕГЭ химия: Электроотрицательность. Степень окисления и валентность химических элементов

Электроотрицательность. Степень окисления и валентность химических элементов.

Реакции окислительно-восстановительные.

1) Установите соответствие между схемой изменения степени окисления элемента и уравнением реакции, в которой это изменение происходит.

3) Установите соответствие между уравнением окислительно-восстановительной реакции и свойством азота, которое он проявляет в этой реакции.

4) Установите соответствие между формулой вещества и степенью окисления хлора в нем.

6) Установите соответствие между свойствами азота и уравнением окислительно-восстановительной реакции, в которой он проявляет в эти свойства.

7) Установите соответствие между формулой вещества и степенью окисления азота в нем.

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА А) NaNO 2

СТЕПЕНЬ ОКИСЛЕНИЯ АЗОТА 1) +5 2) +3 3) –3, +5 4) 0, +2 5) –3, +3 6) +4, +2

8) Установите соответствие между схемой реакции и изменением степени окисления окислителя в ней.

10. Установите соответствие между формулой соли и степенью окисления хрома в ней.

12. Установите соответствие между схемой реакции и формулой восстановителя в ней

14. Установите соответствие между формулой вещества и степенью окисления азота в нем.

16. Установите соответствие между формулой соли и степенью окисления хрома в ней.

18. Установите соответствие между схемой реакции и формулой восстановителя в ней

19. Установите соответствие между схемой реакции и изменением степени окисления восстановителя.

СХЕМА РЕАКЦИИ 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	ИЗМЕНЕНИЕ СО ВОССТАНОВИТЕЛЯ
	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. Установите соответствие между схемой реакции и изменением степени окисления окислителя.

СХЕМА РЕАКЦИИ 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	ИЗМЕНЕНИЕ СО ОКИСЛИТЕЛЯ
	1) S -2 → S 0 3) S +4 → S +6	5) I +5 → I -1

21. Установите соответствие между схемой реакции и изменением степени окисления восстановителя.

23. Установите соответствие между формулой вещества и степенью окисления хрома в нем.

25. Установите соответствие между схемой реакции и изменением степени окисления восстановителя.

27. Установите соответствие между схемой реакции и изменением степени окисления окислителя.

Кислородные соединения хлора получают косвенным путем. Наиболее устойчивыми являются соли кислородных кислот, наименее – сами кислоты и оксиды.

При взаимодействии хлора с водой образуется соляная и хлорноватистая кислоты:

Cl 2 + H 2 O HCl + HClO (хлорная вода)

Это реакция самоокисления-самовосстановления хлора.

Хлорноватистая кислота неустойчивая и разлагается HClO HCl + О, атомарный кислород обладает отбеливающим и дезинфицирующим действием. Хлорноватистая кислота диссоциирует: HClO H + + ClО - гипохлорит-ион. Большое практическое применение находят раствор хлора в водном растворе Ca (OH) 2 (гашеная известь). Эта смесь называеся хлорной (белильной) известью:

2 Cl 2 + 2 Ca (OH) 2 = CaCl 2 + Ca (OCl) 2 + 2 H 2 O

или Cl 2 + Ca (OH) 2 = CaOCl 2 + H 2 O

или в молекулярно-ионной форме:

Cl 2 + 2 OH - = Cl - + OCl - + H 2 O т.е.,

хлорная известь – это смешанная соль соляной и хлорноватистой кислот:

Cl 2 + Ca (OH) 2 = Ca + H 2 O

Хлорную известь используют для дезинфекции помещений, различных источников распространения болезнетворных бакьерий:

Ca (OCl) 2 Ca 2+ + 2 OCl -

сильн. слаб.

2 ClO - + 2 HOH 2 HClO + 2 OH -

Хлорную известь добавляют в побелку (отбеливающее действие).

Ca (OCl) 2 + CO 2 + H 2 O = CaCO 3 + 2 HClO

2 HClO = 2 HCl + 2 O

ХЛОРИСТАЯ кислота HClO 2 неустойчива, по силе и окислительной способности она занимает промежуточное положение между хлорноватистой и хлорноватой кислотами.

ХЛОРНОВАТАЯ кислота HClO 3 существует только в растворах, сильная кислота и энергечный окислитель, хотя ее соли в растворах не обладают окислительными свойствами. Все соли HClO 3 (хлораты) – ядовиты).

Окислительные свойства хлората калия KClO 3 (бертолева соль) позволяют широко применять его в пиротехнике и в спичечном производстве. Применяют в качестве гирбицида. Сильно ядовит, действует на красные кровавые тельца.

ХЛОРНАЯ кислота HClO 4 самая устойчивая из всех кислородных кислот хлора. Относится к сильным кислотам. Окислительные сойства ее выражены слабее, чем у хлорноватой кислоты, а кислотные – сильнее.

Водные растворы HClO 4 устойчивы при хранении, а безводная HClO 4 малоустойчива, и взрывается даже при сотрясении. Большинство солей хлорной кислоты – перхлораты хорошо растворимы в воде (иск. KClO 4).

Т.О., Сравнивая выводы по свойствам кислородных кислот хлора, можно сделать следующие выводы:

1) С увеличением степени окисления хлора устойчивость его кислородных кислот в ряду HClO, HClO 2 , HClO 3 , HClO 4 растет, а их окислительные свойства ослабевают. Самым сильным окислителем является хлорноватистая кислота HClO.

2) Сила кислородных кислот возрастает с увеличением степени окисления в этом же ряду. Самая слабая кислота хлорноватистая, самая сильная – хлорная.

Увеличение силы и устойчивости кислот

HClO, HClO 2 , HClO 3 , HClO 4

Увеличивается окислительная активность кислот

Усиление кислотных свойств в указанном ряду может быть объяснено ослаблением связи Н – О, вызванным увеличением положительного эффективного заряда атома хлора и, следовательно, большим его притяжением к атомам кислорода. Кроме того, с ростом заряда атома усиливается взаимное отталкивание одноименно заряженных атомов водорода и хлора. Эта общая закономерность ослабления связи Н – О с увеличением положительного эффективного заряда центрального атома (серы, азота, и др. элементов) наблюдается у всех кислородсодержащих кислот.

1.Кислородные соединения хлора получают косвенным путем. Наиболее устойчивыми являются соли кислородных кислот, наименее – сами кислоты и оксиды.

Задание №1

Степень окисления +2 во всех соединениях проявляет

Ответ: 4

Пояснение:

Из всех предложенных вариантов степень окисления +2 в сложных соединениях проявляет только цинк, являясь элементом побочной подгруппы второй группы, где максимальная степень окисления равна номеру группы.

Олово – элемент главной подгруппы IV группы, металл, проявляет степени окисления 0 (в простом веществе), +2, +4 (номер группы).

Фосфор – элемент главной подгруппы главной группы, являясь неметаллом, проявляет степени окисления от -3 (номер группы – 8) до +5 (номер группы).

Железо – металл, элемент расположен в побочной подгруппе главной группы. Для железа характерны степени окисления: 0, +2, +3, +6.

Задание №2

Соединение состава KЭО 4 образует каждый из двух элементов:

1) фосфор и хлор

2) фтор и марганец

3) хлор и марганец

4) кремний и бром

Ответ: 3

Пояснение:

Соль состава KЭО 4 содержит кислотный остаток ЭО 4 - , где кислород обладает степенью окисления -2, следовательно, степень окисления элемента Э в этом кислотном остатке равна +7. Из предложенных вариантов подходят хлор и марганец – элементы главной и побочной подгруппы VII группы соответственно.

Фтор – также элемент главной подгруппы VII группы, однако, являясь самым электроотрицательным элементом, не проявляет положительных степеней окисления (0 и -1).

Бор, кремний и фосфор – элементы главных подгрупп 3, 4 и 5 групп соответственно, поэтому в солях проявляют соответствующие максимальные степени окисления +3, +4, +5.

Задание №3

• 1. Zn и Cr
• 2. Si и B
• 3. Fe и Mn
• 4. P и As

Ответ: 4

Пояснение:

Одинаковую высшую степень окисления в соединениях, равную номеру группы (+5), проявляют P и As. Это элементы расположены в главной подгруппе V группы.

Zn и Cr – элементы побочных подгрупп II и VI групп соответственно. В соединениях цинк проявляет высшую степень окисления +2, хром - +6.

Fe и Mn – элементы побочных подгруппы VIII и VII групп соответственно. Высшая степень окисления у железа составляет +6, у марганца - +7.

Задание №4

Одинаковую высшую степень окисления в соединениях проявляют

• 1. Hg и Cr
• 2. Si и Al
• 3. F и Mn
• 4. P и N

Ответ: 4

Пояснение:

Одинаковую высшую степень окисления в соединениях, равную номеру группы (+5), проявляют P и N. Эти элементы расположены в главной подгруппе V группы.

Hg и Cr – элементы побочных подгрупп II и VI групп соответственно. В соединениях ртуть проявляет высшую степень окисления +2, хром – +6.

Si и Al − элементы главных подгруппы IV и III групп соответственно. Следовательно, для кремния максимальная степень окисления в сложных соединениях равна +4 (номер группы, где расположен кремний), для алюминия − +3 (номер группы, где расположен алюминия).

F и Mn – элементы главной и побочной подгрупп VII групп соответственно. Однако фтор, являясь самым электроотрицательным элементом Периодической системы химических элементов, не проявляет положительных степеней окисления: в сложных соединения его степень окисления равна −1 (номер группы−8). Высшая степень окисления марганца составляет +7.

Задание №5

Степень окисления +3 азот проявляет в каждом из двух веществ:

• 1. HNO 2 и NH 3
• 2. NH 4 Cl и N 2 О 3
• 3. NaNO 2 и NF 3
• 4. HNO 3 и N 2

Ответ: 3

Пояснение:

В азотистой кислоте HNO 2 степень окисления кислорода в кислотном остатке равна -2, у водорода - +1, следовательно, чтобы молекула оставалась электронейтральной, степень окисления азота составляет +3. В аммиаке NH 3 азот является более электроотрицательным элементом, поэтому он оттягивает на себя электронную пару ковалентной полярной связи и обладает отрицательной степенью окисления -3, степень окисления водорода в аммиаке составляет +1.

Хлорид аммония NH 4 Cl является аммонийной солью, поэтому степень окисления азота такая же, как в аммиаке, т.е. равна -3. В оксидах степень окисления кислорода всегда равна -2, поэтому у азота она составляет +3.

В нитрите натрия NaNO 2 (соли азотистой кислоты) степень окисления азота такая же, как в азота в азотистой кислоте, т.к. составляет +3. Во фториде азота степень окисления азота +3, поскольку фтор является самым электроотрицательным элементом Периодической системы и в сложных соединениях проявляет отрицательную степень окисления -1. Данный вариант ответа удовлетворяет условию задания.

В азотной кислоте азот обладает высшей степенью окисления, равной номеру группы (+5). Азот как простое соединение (поскольку состоит из атомов одного химического элемента) обладает степенью окисления 0.

Задание №6

Высшему оксиду элемента VI группы соответствует формула

• 1. Э 4 O 6
• 2. ЭO 4
• 3. ЭO 2
• 4. ЭО 3

Ответ: 4

Пояснение:

Высшим оксидом элемента является оксид элемента с его максимальной степени окисления. В группе наивысшая степень окисления элемента равна номеру группы, следовательно, в VI группе максимальная степень окисления элемента равна +6. В оксидах кислород проявляет степень окисления -2. Цифры, стоящие под символом элемента, называются индексами и указывает на количество атомов этого элемента в молекуле.

Первый вариант является неверным, т.к. элемент обладает степенью окисления 0-(-2)⋅6/4 = +3.

Во втором варианте элемент обладает степенью окисления 0-(-2) ⋅ 4 = +8.

В третьем варианте степень окисления элемента Э: 0-(-2) ⋅ 2 = +4.

В четвертом варианте степень окисления элемента Э: 0-(-2) ⋅ 3 = +6, т.е. это искомый ответ.

Задание №7

Степень окисления хрома в дихромате аммония (NH 4) 2 Cr 2 O 7 равна

• 1. +6
• 2. +2
• 3. +3
• 4. +7

Ответ: 1

Пояснение:

В бихромате аммония (NH 4) 2 Cr 2 O 7 в катионе аммония NH 4 + азот как более электроотрицательный элемент обладает низшей степенью окисления -3, водород заряжен положительно +1. Следовательно, весь катион обладает зарядом +1, но, поскольку этих катионов 2, то общий заряд составляет +2.

Для того чтобы молекула оставалась электронейтральной, у кислотного остатка Cr 2 O 7 2− заряд должен быть -2. Кислород в кислотных остатках кислот и солей всегда обладает зарядом -2, поэтому 7 атомов кислорода, входящих в состав молекулы бихромата аммония, заряжены -14. Атомов хрома Cr в молекулы 2, следовательно, если заряд хрома обозначить за x, то имеем:

2x + 7 ⋅ (-2) = -2, где x = +6. Заряд хрома в молекуле бихромата аммония равен +6.

Задание №8

Степень окисления +5 возможна для каждого из двух элементов:

1) кислорода и фосфора

2) углерода и брома

3) хлора и фосфора

4) серы и кремния

Ответ: 3

Пояснение:

В первом предложенном варианте ответов только фосфор как элемент главной подгруппы V группы может проявлять степень окисления +5, которая является для него максимальной. Кислород (элемент главной подгруппы VI группы), являясь элементом с высокой электроотрицательностью, в оксидах проявляет степень окисления -2, как простое вещество – 0 и в соединении со фтором OF 2 – +1. Степень окисления +5 для него не характерна.

Углерод и бром – элементы главных подгрупп IV и VII групп соответственно. Для углерода характерна максимальная степень окисления +4 (равна номеру группы), а бром проявляет степени окисления -1, 0 (в простом соединении Br 2), +1, +3, +5 и +7.

Хлор и фосфор – элементы главных подгрупп VII и V групп соответственно. Фосфор проявляется максимальную степень окисления +5 (равную номеру группы), для хлора аналогично брому характерны степени окисления -1, 0 (в простом соединении Cl 2), +1, +3, +5, +7.

Сера и кремний – элементы главных подгрупп VI и IV групп соответственно. Сера проявляет широкий спектр степеней окисления от -2 (номер группы − 8) до +6 (номер группы). Для кремния максимальная степень окисления равна +4 (номер группы).

Задание №9

• 1. NaNO 3
• 2. NaNO 2
• 3. NH 4 Cl
• 4. NO

Ответ: 1

Пояснение:

В нитрате натрия NaNO 3 натрий имеет степень окисления +1 (элемент I группы), атомов кислорода в кислотном остатке 3, каждый из которых имеет степень окисления −2, следовательно, чтобы молекула оставалась электронейтральной, азот должен иметь степень окисления: 0 − (+1) − (−2)·3 = +5.

В нитрите натрия NaNO 2 атом натрий также имеет степень окисления +1 (элемент I группы), атомов кислорода в кислотном остатке 2, каждый из которых имеет степень окисления −2, следовательно, чтобы молекула оставалась электронейтральной, азот должен обладать степенью окисления: 0 − (+1) − (−2)·2 = +3.

NH 4 Cl − хлорид аммония. В хлоридах атомы хлора имеют степень окисления −1, атомы водорода, которого в молекуле 4, заряжен положительно, следовательно, чтобы молекула оставалась электронейтральной, степень окисления азота: 0 − (−1) − 4 ·(+1) = −3. В аммиаке и катионах аммонийных солей азот имеет минимальную степень окисления −3 (номер группы, в которой расположен элемент, − 8).

В молекуле оксида азота NO кислород проявляет минимальную степень окисления −2, как во всех оксидах, следовательно, степень окисления азота равна +2.

Задание №10

Высшую степень окисления азот проявляет в соединении, формула которого

• 1. Fe(NO 3) 3
• 2. NaNO 2
• 3. (NH 4) 2 SO 4
• 4. NO 2

Ответ: 1

Пояснение:

Азот – элемент главной подгруппы V группы, следовательно, он может проявлять максимальную степень окисления, равную номеру группы, т.е. +5.

Одна структурная единица нитрата железа Fe(NO 3) 3 состоит из одного иона Fe 3+ и трех нитрат-ионов. В нитрат-ионах атомы азота независимо от типа противоиона имеют степень окисления +5.

В нитрите натрия NaNO 2 натрий имеет степень окисления +1 (элемент главной подгруппы I группы), атомов кислорода в кислотном остатке 2, каждый из которых имеет степень окисления −2, следовательно, чтобы молекула оставалась электронейтральной, азот должен обладать степенью окисления 0 − (+1) − (−2)⋅2 = +3.

(NH 4) 2 SO 4 – сульфат аммония. В солях серной кислоты анион SO 4 2− имеет заряд 2−, следовательно, каждый катион аммония заряжен 1+. На водороде заряд +1, поэтому на азоте −3 (азот более электроотрицателен, поэтому оттягивает на себя общую электронную пару связи N−H). В аммиаке и катионах аммонийных солей азот имеет минимальную степень окисления −3 (номер группы, в которой расположен элемент, − 8).

В молекуле оксида азота NO 2 кислород проявляет минимальную степень окисления −2, как во всех оксидах, следовательно, степень окисления азота равна +4.

Задание №11

28910E

В соединениях состава Fe(NO 3) 3 и CF 4 степень окисления азота и углерода равна соответственно

Ответ: 4

Пояснение:

Одна структурная единица нитрата железа (III) Fe(NO 3) 3 состоит из одного иона железа Fe 3+ и трех нитрат-ионов NO 3 − . В нитрат-ионах азот всегда имеет степень окисления +5.

Во фториде углерода CF 4 фтор является более электроотрицательным элементом и оттягивает на себя общую электронную пару связи C-F, проявляя степень окисления -1. Следовательно, углерод C имеет степень окисления +4.

Задание №12

A32B0B

Степень окисления +7 хлор проявляет в каждом из двух соединений:

• 1. Ca(OCl) 2 и Cl 2 O 7
• 2. KClO 3 и ClO 2
• 3. BaCl 2 и HClO 4
• 4. Mg(ClO 4) 2 и Cl 2 O 7

Ответ: 4

Пояснение:

В первом варианте атомы хлора обладают степенями окисления +1 и +7 соответственно. Одна структурная единица гипохлорита кальция Ca(OCl) 2 состоит из одного иона кальция Ca 2+ (Ca - элемент главной подгруппы II группы) и двух гипохлорит-ионов OCl − , каждый из которых имеет заряд 1−. В сложных соединениях, кроме OF 2 и различных перекисей, кислород всегда имеет степень окисления −2, поэтому, очевидно, что хлор имеет заряд +1. В оксиде хлора Cl 2 O 7 , как и во всех оксидах, кислород обладает степенью окисления −2, следовательно, на хлор в этом соединении имеет степень окисления +7.

В хлорате калия KClO 3 атом калия имеет степень окисления +1, а кислород - −2. Для того чтобы молекула оставалась электронейтральной, хлор должен проявлять степень окисления +5. В оксиде хлора ClO 2 кислород, как и в любом другом оксиде, обладает степенью окисления −2, следовательно, для хлора его степень окисления равна +4.

В третьем варианте катион бария в сложном соединении заряжен +2, следовательно, на каждом анионе хлора в соли BaCl 2 сосредоточен отрицательный заряд −1. В хлорной кислоте HClO 4 общий заряд 4 атомов кислорода составляет −2⋅4 = −8, на катионе водорода заряд +1. Чтобы молекула оставалась электронейтральной, заряд хлора должен составлять +7.

В четвертом варианте в молекуле перхлората магния Mg(ClO 4) 2 заряд магния +2 (во всех сложных соединениях магний проявляет степень окисления +2), поэтому на каждый анион ClO 4 − приходится заряд 1−. В общем 4 иона кислорода, где каждый проявляет степень окисления −2, заряжены −8. Следовательно, чтобы общий заряд аниона составлял 1−, на хлоре должен быть заряд +7. В оксиде хлора Cl 2 O 7 , как было объяснено выше, заряд хлора составляет +7.