Условие
Расставь степени окисления элементов в веществах: O₂, CuO, HCl, FeCl₃, H₂S, Ca₃N₂. Объясни правило, которым ты пользуешься, и отдельно ответь, почему у серы в H₂S степень окисления минус два, а у железа в FeCl₃ плюс три.
Что известно и что ищем
- Известно, что в простом веществе степень окисления атома равна нулю.
- Известно, что в соединении водород чаще всего имеет плюс один, кислород минус два, а металлы — положительные степени окисления.
- Ищем степени окисления, при которых суммарный заряд молекулы равен нулю.
Ход решения
- Шаг 1. Разбираем простое вещество. В O₂ оба атома одинаковы и общие электроны не смещены, поэтому степень окисления каждого атома равна нулю. Ноль у простого вещества — не «исключение», а правило.
- Шаг 2. Разбираем CuO. Кислород в оксидах имеет минус два. Сумма зарядов в молекуле должна быть нулевой, значит медь имеет плюс два. Это и отражено в названии «оксид меди(II)».
- Шаг 3. Разбираем HCl. Водород имеет плюс один, значит хлор — минус один. Здесь полезно запомнить: в соединении с неметаллом водород положителен именно потому, что этот неметалл сильнее притягивает электроны.
- Шаг 4. Разбираем FeCl₃. Хлора три атома, каждый с зарядом минус один, значит суммарный отрицательный заряд равен минус трём. Чтобы уравновесить его, железо должно иметь плюс три. Отсюда и название — хлорид железа(III).
- Шаг 5. Разбираем H₂S. Водорода два атома, каждый плюс один, в сумме плюс два. Значит, сера имеет минус два: она забирает электроны у водорода, потому что электроотрицательность серы выше.
- Шаг 6. Разбираем Ca₃N₂. Кальций — металл, он отдаёт электроны и имеет постоянную степень окисления плюс два. Три атома дают плюс шесть, поэтому на два атома азота приходится минус шесть, то есть по минус три на каждый. Формулируем общее правило: сначала расставляем известные степени окисления, а неизвестную находим из условия нулевой суммы зарядов.
Проверь себя
- Ответ: O₂ — 0; CuO — медь плюс два, кислород минус два; HCl — водород плюс один, хлор минус один; FeCl₃ — железо плюс три, хлор минус один; H₂S — водород плюс один, сера минус два; Ca₃N₂ — кальций плюс два, азот минус три.
- Проверка вывода: сложите заряды всех атомов в каждой формуле. Если получился ноль — расстановка верна. Этот же приём помогает найти неизвестную степень окисления, не заучивая её.
- Ловушка: приравнивать степень окисления к валентности. Валентность — число связей, степень окисления — условный заряд; в простых случаях числа совпадают, но не всегда. Вторая ловушка — забыть, что в FeCl₃ три атома хлора, и решить, будто железо имеет плюс один.
Как объяснить ребёнку
«Степень окисления — это как бухгалтерия: в молекуле не должно быть ни долгов, ни лишних денег, всё сходится в ноль. Кислород почти всегда «забирает» два, водород «отдаёт» один. Если мы знаем, сколько у кого, то по последнему элементу легко посчитать его баланс: у трёх хлоров по минус одному, значит железо приносит плюс три».
Тема для отчёта родителю
«Степень окисления: правила определения и расчёт по формуле соединения».
Формулировка задания — наш аналог по теме, а не текст из учебника.