SECTION 44. OXIDATION-REDUCTION REACTIONS Determine the oxidation states of all atoms in the following substances: NH3, H3PO4, Mg2Si, (NH4)2SO4, Ni(NO3)2, NaHSO4, Cr2(SO4)3, Na[Al(OH)4].

Решение:

Для определения степеней окисления будем исходить из известных правил:

• Степень окисления водорода (H) в соединениях обычно +1 (кроме гидридов металлов).
• Степень окисления кислорода (O) в соединениях обычно -2 (кроме пероксидов и надпероксидов).
• Степень окисления щелочных металлов (Na) равна +1.
• Степень окисления металлов в простых веществах равна 0.
• Сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле равна 0.
• Сумма степеней окисления атомов в ионе равна заряду иона.

Теперь применим эти правила к каждому веществу:

1. NH₃ (аммиак):
• H: +1
• N: x + 3*(+1) = 0 => x = -3
• N: -3, H: +1
2. H₃PO₄ (ортофосфорная кислота):
• H: +1
• O: -2
• P: 3*(+1) + x + 4*(-2) = 0 => 3 + x - 8 = 0 => x = +5
• H: +1, P: +5, O: -2
3. Mg₂Si (силицид магния):
• Mg: +2 (щелочноземельный металл)
• Si: 2*(+2) + x = 0 => 4 + x = 0 => x = -4
• Mg: +2, Si: -4
4. (NH₄)₂SO₄ (сульфат аммония):
• В ионе SO₄²⁻: O: -2; S: x + 4*(-2) = -2 => x - 8 = -2 => x = +6
• В ионе NH₄⁺: H: +1; N: y + 4*(+1) = +1 => y + 4 = +1 => y = -3
• N: -3, H: +1, S: +6, O: -2
5. Ni(NO₃)₂ (нитрат никеля(II)):
• В ионе NO₃⁻: O: -2; N: x + 3*(-2) = -1 => x - 6 = -1 => x = +5
• Ni: +2 (по названию нитрат никеля(II))
• Ni: +2, N: +5, O: -2
6. NaHSO₄ (гидросульфат натрия):
• Na: +1
• H: +1
• O: -2
• S: (+1) + (+1) + x + 4*(-2) = 0 => 2 + x - 8 = 0 => x = +6
• Na: +1, H: +1, S: +6, O: -2
7. Cr₂(SO₄)₃ (сульфат хрома(III)):
• В ионе SO₄²⁻: S: +6, O: -2 (как в пункте 4)
• Cr: x + 3*(-2) = 0 => x - 6 = 0 => x = +6 (это степень окисления всего иона SO₄, а не хрома)
• В ионе SO₄²⁻: S: +6, O: -2
• Cr: 2*x + 3*(+6 + 4*(-2)) = 0 => 2*x + 3*(-2) = 0 => 2x - 6 = 0 => x = +3
• Cr: +3, S: +6, O: -2
8. Na[Al(OH)₄] (тетрагидроксоалюминат натрия):
• Na: +1
• В ионе [Al(OH)₄]⁻:
• OH⁻: -1 (гидроксид-ион)
• Al: x + (-1) = -1 => x = 0
• Na: +1, Al: 0, O: -2, H: +1