1. Какие степени окисления имеют элементы в соединениях NaClO, Mg3N2, K2Cr2O7, H2O2, KClO3, Mn2O7? Какие степени

Давайте решим задачу по очереди.

1. Какие степени окисления (оксидационные состояния) имеют элементы в следующих соединениях: NaClO, Mg3N2, K2Cr2O7, H2O2, KClO3, Mn2O7, NO3-, PO4 3-, CO3 2-, MnO4-, Cr2O7 2-, NH4+?

- В соединении NaClO, кислород обычно имеет степень окисления -2, поэтому рассмотрим его. В NaClO есть один атом Cl и один атом O. Мы знаем, что степень окисления Na равна +1. Чтобы найти степень окисления Cl, можем использовать следующую формулу:

\(+1 - 2 + x = 0\),

где x - степень окисления Cl. Решая это уравнение, получаем, что степень окисления Cl равна +1.
А значит, степень окисления кислорода в NaClO равна -1.

- В соединении Mg3N2 имеется два атома N. Известно, что степень окисления металла в соединении всегда равна +2. А значит, степень окисления атомов N в Mg3N2 равна -3.

- В соединении K2Cr2O7, заряд калия (K) равен +1. Рассмотрим атом кислорода. Используя формулу:

\(2 \cdot x + 7 \cdot (-2) = 0\),

где x - искомая степень окисления Cr (хрома), получаем, что степень окисления Cr равна +6.

- Для H2O2 все просто: степень окисления водорода (H) равна +1, а степень окисления кислорода (O) равна -1.

- В соединении KClO3, калий (K) имеет степень окисления +1. Будем рассматривать степень окисления кислорода (O). Мы знаем, что степень окисления хлора (Cl) равна -1. Используя формулу:

\(1 + x + 3 \cdot (-2) = 0\),

где x - искомая степень окисления кислорода, получаем, что степень окисления кислорода в KClO3 равна -2.

- В соединении Mn2O7, марганец (Mn) имеет обычно степень окисления +7.

- В ионах NO3-, степень окисления кислорода (O) равна -2. Мы знаем, что у нитратного иона (NO3-) нет нетипичных степеней окисления, а значит, атом азота (N) имеет степень окисления +5.

Аналогично, в ионах PO4 3-, CO3 2-, MnO4-, Cr2O7 2-, NH4+ устанавливаются степени окисления, основываясь на заряде других ионов. После анализа структуры этих соединений, мы получаем следующие степени окисления:
- в ионе фосфата (PO4 3-) атом фосфора (P) имеет степень окисления +5;
- в ионе карбоната (CO3 2-) атом углерода (C) также имеет степень окисления +4;
- в ионе марганцевого(VII) оксида (MnO4-) марганец (Mn) имеет степень окисления +7;
- в ионе дихромата (Cr2O7 2-) атом хрома (Cr) имеет степень окисления +6;
- в ионе аммония (NH4+) атом азота (N) имеет степень окисления -3.

2. В окислительно-восстановительной реакции KNO2 + K2Cr2O7 + H2SO4 = KNO3 + Cr2(SO4)3 + K2SO4 + H2O:

(i) Чтобы определить степени окисления присутствующих ионов и атомов, необходимо знать их типичные степени окисления. На основании предыдущего ответа мы знаем следующие степени окисления элементов: K (+1), N (+5), Cr (+6), S (+6), O (-2), H (+1).

(ii) Чтобы составить электронный баланс, нужно проследить за изменениями степеней окисления соответствующих элементов в реакции. Давайте рассмотрим каждый элемент по очереди:

- На ионе KNO2 у нас есть атомы K, N и O. Атомы K не изменяют свою степень окисления, поэтому электронный баланс для них не нужен.
Однако, в KNO2 ион N имеет степень окисления +3, а в KNO3 он имеет степень окисления +5. Это значит, что атом N в KNO2 должен принять 2 электрона, чтобы достичь степени окисления +5 в KNO3.
Таким образом, коэффициент перед KNO2 в уравнении должен быть 2.

- Теперь рассмотрим ион K2Cr2O7. Катионы K нам не интересны, поэтому электронный баланс не нужен для них.
Но атомы Cr имеют разные степени окисления: +6 в K2Cr2O7 и +3 в Cr2(SO4)3. Чтобы Cr достиг степени окисления +3, каждый атом Cr должен получить 3 электрона.
Следовательно, коэффициент перед K2Cr2O7 должен быть 3.

(iii) Окислителем в данной реакции является ион Cr (Cr2O7 2-), потому что его степень окисления уменьшается на 3 единицы - из +6 до +3.
Восстановителем является ион NO2- (KNO2), так как его степень окисления возрастает на 2 единицы - из +3 до +5.

(iv) Укажем все необходимые коэффициенты на основе электронного баланса:
KNO2 + 3K2Cr2O7 + 12H2SO4 = 3KNO3 + 2Cr2(SO4)3 + 3K2SO4 + 6H2O.

Если возникли еще вопросы, не стесняйтесь задавать их! Я всегда готов помочь вам с вашими уроками!