Электроотрицательность. Степень окисления и валентность химических элементов - Химическая связь и строение вещества - ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ХИМИИ

Тесты с выбором ответа с решениями

1. Из предложенного перечня выберите два элемента: наиболее электроотрицательный и наименее электроотрицательный:

1) Сl

2) О

3) Si

4) Вr

5) Аl

2. Из предложенного перечня выберите две молекулы: молекулу с наиболее полярной связью и молекулу с неполярной связью:

1) CF₄

2) BF₃

3) NF₃

4) OF₂

5) F₂

3. В молекулах HF и CO₂ частичный положительный заряд на атомах

1) Н и О

2) F и С

3) F и О

4) Н и С

4. В молекулах NH₃ и SO₃ частичный отрицательный заряд на атомах

1) N и О

2) Н и О

3) N и S

4) Н и С

5. Степень окисления элемента

1) всегда равна валентности этого элемента

2) это условный заряд атома в молекуле

3) равна номеру периода этого элемента

4) равна номеру группы этого элемента

6. Из предложенного перечня выберите два вещества, в которых степень окисления хрома равна +6:

1) К₂Сr₂O₇

2) Cr₂(SO₄)₃

3) CrSO₄

4) К₂СrO₄

5) К₃[Сr(ОН)_б]

7. Из предложенного перечня выберите два вещества, в которых степень окисления хлора равна +3:

1) Ва(СlO₂)₂

2) РСl₃

3) ClF₃

4) КСlO₃

5) Са(СlO₄)₂

8. Валентность элемента в соединении всегда равна

1) степени окисления этого элемента

2) числу образуемых им ковалентных связей

3) номеру периода этого элемента

4) номеру группы этого элемента

9. Степень окисления и валентность центрального атома численно по абсолютной величине не совпадают в молекуле

1) HNO₂

2) HNO₃

3) НРO₃

4) Н₃РО₄

10. Из предложенного перечня выберите две молекулы, в которых степень окисления и валентность кислорода численно совпадают по абсолютной величине:

1) Na₂O₂

2) O₂

3) Н₂O₂

4) OF₂

5) Н₂O

Тесты с выбором ответа для самостоятельного решения

11. Из предложенного перечня выберите два элемента: наименее электроотрицательный и наиболее электроотрицательный:

1) N

2) С

3) Н

4) Сl

5) F

12. В молекулах OF₂ и H₂S частичный положительный заряд на атомах

1) F и Н

2) О и Н

3) F и S

4) O и S

13. Из предложенного перечня выберите две молекулы: молекулу с наиболее полярной связью и молекулу с неполярной ковалентной связью:

1) СН₄

2) NH₃

3) Н₂O

4) HF

5) Н₂

14. Из предложенного перечня выберите два соединения, в которых степень окисления марганца равна +7:

1) Мn₂O₇

2) K₂MnO₄

3) Na₃MnO₄

4) KMnO₄

5) MnSO₄

15. Из предложенного перечня выберите два соединения, в каждом из которых имеется и железо со степенью окисления +3, и железо со степенью окисления +2:

1) K₄[Fe(CN)₆]

2) K₃[Fe(CN)₆]

3) K₂FeO₄

4) Fe₃O₄

5) KFe[Fe(CN)₆]

16. В аммиаке NH₃ степени окисления азота и водорода равны соответственно

1) +3 и -1

2) -3 и +1

3) +1 и -3

4) +1 и +3

17. Из предложенного перечня выберите две степени окисления водорода, которые водород имеет в соединениях с активными металлами и с активными неметаллами:

1) -1

2) +1

3) 0

4) +2

5) -2

18. Степень окисления и валентность хлора численно по абсолютной величине не совпадают в молекуле

1) Сl₂

2) НСlO₄

3) ССl₄

4) НСlO

19. Наименьшую степень окисления хром имеет в соединении

1) Na₂Cr₂O₇

2) CrSO₄

3) К₂СrO₄

4) Na₃[Cr(OH)₆]

20. Элемент, проявляющий постоянную степень окисления в своих соединениях с другими элементами, — это

1) хлор

2) кислород

3) азот

4) фтор

Тесты с кратким ответом с решениями

21. Установите соответствие между формулой вещества и степенью окисления азота в ней.

22. Установите соответствие между формулой соединения и степенью окисления хлора в ней.

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

24. Установите соответствие между формулой вещества и степенью окисления серы в ней.

25. Установите соответствие между формулой вещества и степенью окисления углерода в ней.

Тесты с кратким ответом для самостоятельного решения

26. Установите соответствие между формулой соединения и степенью окисления азота в ней.

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

28. Установите соответствие между формулой вещества и степенью окисления углерода в ней.

29. Установите соответствие между формулой вещества и степенью окисления серы в ней.

30. Установите соответствие между формулой соединения и степенью окисления хлора в ней.

Ответы на тесты раздела 1.3.2

1. 25 2. 25 3. 4 4. 1 5. 2 6. 14 7. 13 8. 2 9. 2 10. 45 11. 35 12. 2 13. 45 14. 14 15. 45 16. 2 17. 12 18. 1 19. 2 20. 4 21. 1634 22. 4531 23. 3663 24. 4266 25. 5642 26. 2164 27. 1336 28. 4213 29. 2165 30. 2151

Решения тестов раздела 1.3.2

Решение 1. Электроотрицательность элемента — это способность атомов этого элемента удерживать электроны. Существуют таблицы электроотрицательностей элементов, однако для сравнения электроотрицательностей элементов можно использовать и периодическую систему элементов. В периодах слева направо электроотрицательность элемента увеличивается, в группах сверху вниз электроотрицательность элемента уменьшается. Наиболее электроотрицательный элемент — фтор. Следует запомнить, что кислород более электроотрицателен, чем хлор. Среди перечисленных элементов наиболее электроотрицателен кислород, а наименее электроотрицателен алюминий.

Ответ: 25.

Решение 2. Полярность связи определяется разностью электроотрицательностей атомов, образующих связь: чем больше эта разность, тем полярнее связь и тем больше величины соответствующих зарядов на атомах. Если разница электроотрицательностей равна нулю — то связь ковалентная неполярная. Если разница электроотрицательностей больше нуля, но меньше 1,5-2,0 — то связь ковалентная полярная. Если разница электроотрицательностей больше 1,5-2,0 — то связь ионная. Ионная связь — это предельный случай ковалентной полярной связи.

В молекулах, которые приведены в задании, атом фтора соединен с атомами углерода, бора, азота, кислорода и фтора, которые располагаются в одном периоде. Электроотрицательность этих атомов возрастает в ряду: бор — углерод — азот — кислород — фтор. Бор — наименее электроотрицателен, поэтому разница электроотрицательностей фтора и бора будет наибольшей, а связь B-F будет наиболее полярной. В молекуле F2 связь между одинаковыми атомами фтора будет неполярной ковалентной связью.

Ответ: 25.

Решение 3. При образовании ковалентной полярной связи общая пара электронов смещается в сторону более электроотрицательного атома, который приобретает частичный отрицательный заряд. При этом менее электроотрицательный атом приобретает частичный положительный заряд. В молекуле HF фтор более электроотрицателен, поэтому имеем следующее распределение зарядов: H^+δF^-δ, то есть положительный заряд находится на атоме водорода.

В молекуле СО₂ кислород более электроотрицателен, поэтому имеем распределение зарядов: С^+2δO^-δ₂, то есть положительный заряд находится на атоме углерода.

Ответ: 4.

Решение 4. В молекуле NH₃ азот более электроотрицателен, поэтому имеем распределение зарядов: N^-3δH^+δ₃, то есть отрицательный заряд находится на атоме азота. В молекуле SO₃ кислород более электроотрицателен, поэтому имеем следующее распределение зарядов: S^+3δO^-δ₃, то есть отрицательный заряд находится на атоме кислорода.

Ответ: 1.

Решение 5. Степень окисления — это условный заряд атома в молекуле, где полярные связи считаются ионными. Степень окисления элемента в его простых веществах равна нулю. Номер группы численно равен только наивысшей степени окисления элемента.

Ответ: 2.

Решение 6. Некоторые атомы имеют в соединениях с другими атомами постоянные степени окисления: +1 (Li, Na, К), +2 (Mg, Са, Ва), +3 (Al), -1 (F). Кислород обычно имеет в соединениях степень окисления -2, например в Н₂O, но может иметь и другие степени окисления: -1 (Н₂О₂), О (O₂), +2 (OF₂). Водород обычно имеет степень окисления +1 (НСl), но может иметь степени окисления О (Н₂), -1 (NaH).

В соединении К₂Сr₂O₇ калий имеет степень окисления +1, а кислород -2. Следует помнить, что сумма степеней окисления атомов в молекуле равна нулю. Принимаем степень окисления хрома за +х, определяем сумму степеней окисления атомов в этом соединении и приравниваем эту сумму к нулю: 2(+1) + 2(+х) + 7(-2) = 0. Отсюда 2 + 2х - 14 = 0, 2х = 12, х = +6. Аналогично находим степени окисления хрома в Сr₂(SO₄)₃ (Сr⁺³), в CrSO₄ (Сr⁺²), в К₂СrO₄ (Сr⁺⁶), в К₃[Сr(ОН)₆] (Сr⁺³).

Ответ: 14.

Решение 7. В соединении Ва(СlO₂)₂ барий имеет степень окисления +2, а кислород -2. Сумма степеней окисления атомов в молекуле равна нулю. Принимаем степень окисления хлора за +х, определяем сумму степеней окисления атомов в этом соединении и приравниваем эту сумму к нулю: 1(+2) + 2(+x) + 4(-2) = 0. Отсюда 2 + 2х - 8 = 0, 2х = 6, х = +3. В соединении РСl₃ хлор более электроотрицателен, чем фосфор и имеет степень окисления -1, а фосфор имеет степень окисления +3. В соединении ClF₃ фтор более электроотрицателен, чем хлор, и имеет степень окисления -1, а хлор имеет степень окисления +3. Степени окисления хлора в КСlO₃ и Са(СlO₄)₂ равны +5 и +7 соответственно.

Ответ: 13.

Решение 8. Валентность характеризует способность атома образовывать химические связи. Валентность равна числу ковалентных связей, образованных атомом. Ковалентная связь — это связь с помощью общих пар электронов, образованных из неспаренных электронов двух атомов. Валентность атома может быть определена как число неспаренных электронов на внешнем уровне атома в его основном или возбужденном состоянии. Например, атом углерода в возбужденном состоянии имеет четыре неспаренных электрона, с неспаренными электронами других атомов он может образовать четыре общие пары электронов, то есть четыре связи. Отсюда валентность углерода равна четырем.

Ответ: 2.

Решение 9. Поскольку валентность атома равна числу образованных этим атомом ковалентных связей, то для определения валентности следует нарисовать графическую формулу соединения. В графических формулах показывают порядок соединения атомов в молекуле и валентности атомов. Углы между связями изображают произвольно. Следует помнить, что в молекулах кислородсодержащих кислот кислые атомы водорода соединяются с элементом, образующим кислоту через кислород.

Из приведенных формул видно, что валентность азота в азотистой кислоте HNO₂ равна III, в азотной кислоте HNO₃ равна IV. Валентность фосфора в метафосфорной кислоте НРО₃ и ортофосфорной кислоте равна V. Азот имеет на внешнем уровне только одну 2s- и три 2р-орбитали, на которых располагаются пять электронов. В основном состоянии азот имеет три неспаренных электрона и его валентность равна трем. Иметь пять неспаренных электронов азот не может. Валентность азота равна четырем. У фосфора на внешнем уровне имеются не только одна 3s- и три 3р-орбитали, но и вакантные 3d-орбитали. Это позволяет фосфору иметь пять неспаренных электронов и валентность V.

Степени окисления азота в HNO₂ и HNO₃ равны +3 и +5 соответственно. Степени окисления фосфора в НРО₃ и Н₃РO₄ равны +5.

Отсюда следует, что для азотной кислоты HNO₃ валентность азота IV численно не совпадает по абсолютной величине со степенью окисления азота +5.

Ответ: 2.

Решение 10. Решение аналогично решению предыдущей задачи. Записываем графические формулы соединений: Na-O-O-Na, O=O, Н-О-О-Н, F-O-F, Н-О-Н. Видно, что во всех соединениях кислород образует по две связи и имеет валентность II.

Степени окисления кислорода равны: -1 (Na2O₂), 0 (O₂), +2 (OF₂), -1 (Н₂O₂) и -2 (Н₂O).

Отсюда следует, что валентность II численно совпадает по абсолютной величине со степенью окисления кислорода +2 для фторида кислорода OF₂ и со степенью окисления кислорода -2 для воды Н₂O.

Ответ: 45.

Решение 21. Полезно помнить, что азот может иметь в соединениях все степени окисления от -3 до +5. Для решения этой и следующих задач этого раздела надо определить степени окисления элементов в имеющихся соединениях. Из формулы (NH₄)₂SO₄ следует, что ион аммония имеет заряд 1+, а сульфат-ион — заряд 2-. Значит, сумма зарядов в ионе аммония равна +1, при этом водород как менее электроотрицательный по сравнению с азотом элемент имеет степень окисления +1. Принимаем степень окисления азота за х и определяем сумму зарядов атомов в ионе аммония NH₄⁺: 1(x) + 4(+1) = +1, х + 4 = 1, х = -3. Ответ 1.

Для Сu(NО₃)₂ имеем степень окисления меди +2 и степень окисления кислорода -2. Принимаем степень окисления азота за х и определяем сумму зарядов атомов в Сu(NО₃)₂, помня, что сумма степеней окисления атомов в молекуле равна нулю: 1(+2) + 2(х) + 6(-2) = 0, 2 + 2х - 12 = О, х = +5. Ответ 6.

В заданиях повышенной сложности могут встретиться вещества, которые в школьной программе не изучались. К таким веществам относится гидроксиламин NH₂OH и азотноватистая кислота H₂N₂O₂ (HON=NOH). Это не должно мешать определению степеней окисления в этих молекулах, поскольку в этих молекулах кислород имеет степень окисления -2, а водород — +1. Принимаем степень окисления азота за х и определяем сумму зарядов атомов в NH₂OH:

1(х) + 2(+1) + 1(-2) + 1(+1) = 0, x + 2 - 2 + 1 = 0, x = -1. Ответ 3.

Аналогично для H₂N₂O₂ имеем: 2(+1) + 2(х) + 2(-2) = 0, 2 + 2х - 4 = 0, 2х = 2, х = +1. Ответ 4.

Общий ответ: 1634.

Решение 22. Аналогично рассмотренному в решении предыдущей задачи находим степень окисления хлора для Са(СlO₃)₂: 1(+2) + 2(х) - 6(-2) = 0, 2 + 2х - 12 = 0, 2х = 10, х = +5. Ответ 4.

Находим степень окисления хлора для КСlO₄: 1(+1) + 1(x) + 4(-2) = 0, 1 + x - 8 = 0, х = +7. Ответ 5. Находим степень окисления хлора для HClO₂: 1(+1) + 1(x) + 2(-2) = 0, 1 + x - 4 = 0, х = +3. Ответ 3. Находим степень окисления хлора для АlСl₃, помня, что алюминий имеет в соединениях степень окисления +3: 1(+3) + 3(x) = 0, 3 + 3х = 0, х = -1. Ответ 1. Следует помнить, что в соединениях с атомами менее электроотрицательных элементов (металлы, углерод и др.) хлор всегда имеет степень окисления -1.

Общий ответ: 4531.

Решение 23. Полезно помнить, что характерными степенями окисления хрома в соединениях являются: +2, +3 и +6. Определяем степень окисления хрома в каждом из перечисленных соединений. Для Cr₂(SO₄)₃нужно помнить, что сульфат-ион имеет заряд 2-. Принимая степень окисления хрома за х, находим 2(х) + 3(-2) = 0, 2х - 6 = 0, х = +3. Ответ: 3. Для К₂СrO₄ находим: 2(+1) + 1(х) + 4(-2) = 0,2 + x - 8 = 0, x = +6. Ответ: 6. Для СrСl₂O₂ находим: 1(x) + 2(-1) + 2(-2) = 0, 1х - 2 - 4 = 0, х = +6. Ответ: 6. Для Na₃[Cr(OH)₆] находим: 3(+1) + 1(x) + 6(-2) + 6(+1) = 0, 3 + x - 12 + 6 = 0, х = +3. Ответ: 3.

Общий ответ: 3663.

Решение 24. Полезно помнить, что характерными степенями окисления серы в соединениях являются: -2, +4 и +6. Для соединения NH₄HSO₃, учитывая, что ион аммония имеет заряд 1+, находим: 1(+1) + 1(+1) + 1(x) + 3(-2) = 0, 1 + 1 + x - 6 = 0, х = +4. Ответ: 4. Для дисульфида калия K₂S₂ находим: 2(+1) + 2(х) = 0, 2 + 2х = 0, х = -1. Ответ: 2. Из формулы Fe₂(SO₄)₃видно, что сульфат-ион имеет заряд 2-. Для иона SO₄^2- находим: 1(x) + 4(-2) = -2, х - 8 = -2, х = +6. Ответ: 6. Для соединения K₂S₂O₇ имеем: 2(+1) + 2(х) + 7(-2) = 0, 2 + 2х - 14 = 0, х = +6. Ответ: 6.

Общий ответ: 4266.

Решение 25. Учитывая, что ион аммония имеет заряд 1+, находим для оксалата аммония (NH₄)₂C₂O₄: 2(+1) + 2(х) + 4(-2) = 0, 2 + 2х - 8 = 0, х = +3. Ответ: 5. Из формулы Ва(НСO₃)₂ видно, что гидрокарбонат-ион имеет заряд 1-. Находим для НСO₃^-: 1(+1) + 1(x) + 3(-2) = -1, 1 + x - 6 = -1, х = +4. Ответ: 6. Ион аммония имеет заряд 1+, отсюда формиат-ион имеет заряд 1-. Для формиат-иона НСОО- имеем: 1(+1) + 1(x) + 2(-2) = -1, 1 + х - 4 = -1, х = +2. Ответ: 4. Для соединения СаС₂ имеем: 1(+2) + 2(х) = 0, 2 + 2х = О, х = -1. Ответ: 2.

Общий ответ: 5642.