Номер 3, страница 175 - гдз по химии 11 класс учебник Мычко, Прохоревич

3. Определите степени окисления атомов в соединениях: $\text{KClO}_3$, $\text{HClO}_4$, $\text{Cl}_2$, $\text{KCl}$. В котором из них атомы хлора могут выступать только в роли восстановителя?

Дано:

Соединения: $KClO_3, HClO_4, Cl_2, KCl$

Найти:

1. Степени окисления всех атомов в данных соединениях.

2. Соединение, в котором атомы хлора могут выступать только в роли восстановителя.

Решение:

Определите степени окисления атомов в соединениях: KClO₃, HClO₄, Cl₂, KCl.

Степень окисления — это условный заряд атома в молекуле, вычисленный из предположения, что все связи являются ионными. Сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле равна нулю.

В соединении $KClO_3$ (хлорат калия):

Степень окисления калия (K), как щелочного металла, всегда равна $+1$.

Степень окисления кислорода (O) в большинстве соединений равна $-2$.

Пусть степень окисления хлора (Cl) равна $x$.

Составим уравнение: $1 \cdot (+1) + 1 \cdot x + 3 \cdot (-2) = 0$.

$1 + x - 6 = 0$.

$x - 5 = 0$.

$x = +5$.

Таким образом, степени окисления: $K^{+1}Cl^{+5}O_3^{-2}$.

В соединении $HClO_4$ (хлорная кислота):

Степень окисления водорода (H) в соединениях с неметаллами равна $+1$.

Степень окисления кислорода (O) равна $-2$.

Пусть степень окисления хлора (Cl) равна $y$.

$1 \cdot (+1) + 1 \cdot y + 4 \cdot (-2) = 0$.

$1 + y - 8 = 0$.

$y = +7$.

Таким образом, степени окисления: $H^{+1}Cl^{+7}O_4^{-2}$.

В простом веществе $Cl_2$ (хлор):

Степень окисления атомов в простых веществах всегда равна нулю.

Таким образом, степень окисления: $Cl_2^0$.

В соединении $KCl$ (хлорид калия):

Степень окисления калия (K) равна $+1$.

Пусть степень окисления хлора (Cl) равна $z$.

$1 \cdot (+1) + 1 \cdot z = 0$.

$z = -1$.

Таким образом, степени окисления: $K^{+1}Cl^{-1}$.

Ответ: Степени окисления атомов в соединениях: $K^{+1}Cl^{+5}O_3^{-2}$, $H^{+1}Cl^{+7}O_4^{-2}$, $Cl_2^0$, $K^{+1}Cl^{-1}$.

В котором из них атомы хлора могут выступать только в роли восстановителя?

Восстановитель — это атом или ион, который в ходе окислительно-восстановительной реакции отдает электроны, при этом его степень окисления повышается.

Окислитель — это атом или ион, который принимает электроны, при этом его степень окисления понижается.

Атом хлора, находясь в 17-й группе периодической системы, может проявлять степени окисления в диапазоне от $-1$ (низшая) до $+7$ (высшая).

Чтобы атом хлора мог выступать только в роли восстановителя, он должен находиться в своей низшей степени окисления. В этом случае он может только отдавать электроны, повышая свою степень окисления.

Проанализируем степени окисления хлора в каждом соединении:

$KClO_3$: степень окисления хлора $+5$. Это промежуточная степень окисления. Хлор может как повысить ее до $+7$ (выступая восстановителем), так и понизить (выступая окислителем).

$HClO_4$: степень окисления хлора $+7$. Это высшая степень окисления. Хлор может только понижать степень окисления, то есть выступать только в роли окислителя.

$Cl_2$: степень окисления хлора $0$. Это промежуточная степень окисления. Хлор может как повышать ее (быть восстановителем), так и понижать до $-1$ (быть окислителем).

$KCl$: степень окисления хлора $-1$. Это низшая степень окисления для хлора. Хлор может только повышать свою степень окисления, отдавая электроны. Следовательно, в этом соединении хлор может быть только восстановителем.

Ответ: Атомы хлора могут выступать только в роли восстановителя в соединении KCl.