3.03 Формулы ионов

1. Отметим в таблице Менделеева все предложенные элементы:

2. Найдём возможные степени окисления центрального элемента в данном ионе:

Кислород в подобных ионах имеет С.О. - 2, а степень окисления элемента "Э" обозначим за n.

Для данной формулы: ЭО₄^x- → суммарный заряд иона равен – x.

Составим уравнение для нахождения n (С.О. центрального атома): сложим n с суммарным зарядом всех атомов кислорода (-2 · 4) и приравняем к заряду всего иона.

Получим:

n + (-2 · 4) = -x

n − 8 = -x

n = 8 − x

Таким образом, чтобы элемент Э образовывал анион вида ЭО₄^x-, он должен находиться в степени окисления: n = 8 − x. 

Рассмотрим возможные варианты:

• При x = 1 → n = 8 − 1 = 7. С.О. (Э) = + 7. Формула: ЭО₄^-
• При x = 2 → n = 8 − 2 = 6. С.О. (Э) = + 6. Формула: ЭО₄^2-
• При x = 3 → n = 8 − 3 = 5. С.О. (Э) = + 5. Формула: ЭО₄^3-
• При x = 4 → n = 8 − 4 = 4. С.О. (Э) = + 4. Формула: ЭО₄^4-

Следующие значения x нет смысла рассматривать, поскольку анионов вида ЭО₄^5- и дальше уже нет (как минимум в рамках ЕГЭ).

3. Вспомним, какие степени окисления могут быть у данных элементов в соединениях: 

Степень окисления – условный заряд атома, который он приобретает в соединении, если считать, что все связи ионные, а электроны полностью "переходят" к более электроотрицательному атому.

1) P – имеет С.О. - 3, + 1, + 3, + 5;

2) Rb – имеет постоянную С.О. + 1;

3) Cl – имеет С.О. - 1, + 1, + 3, + 5 и + 7;

4) Mg – имеет постоянную С.О. + 2;

5) Al – имеет постоянную С.О. + 3.

4. Выбираем элементы, которые образуют кислородосодержащие анионы состава ЭO₄^x-:

Фосфор и хлор могут образовать анионы состава ЭО₄^x-. К примеру, нам хорошо известны ортофосфаты и перхлораты: PO₄^3- и ClO₄^-. 

Лайфхак: для некоторых элементов можно посмотреть в таблицу растворимости и найти наиболее распространённые кислотные остатки, в анионах которых можно отследить их соответствие заданной формуле. 

5. Запишем ответ.

1. Отметим в таблице Менделеева все предложенные элементы:

2. Найдём возможные степени окисления центрального атома в данном ионе:

Кислород в подобных ионах имеет С.О. - 2, а степень окисления элемента "Э" обозначим за n.

Для данной формулы: ЭО₄^2- → суммарный заряд иона равен – 2.

Составим уравнение для нахождения n (С.О. центрального атома): сложим n с суммарным зарядом всех атомов кислорода (-2 · 4) и приравняем к заряду всего иона.

Получим:

n + (-2 · 4) = -2

n − 8 = -2

n = 8 − 2 = 6

Чтобы элемент Э образовывал анион вида ЭО₄^2-, он должен находиться в степени окисления: + 6.

3. Вспомним, какие степени окисления могут быть у данных элементов в соединениях: 

Степень окисления – условный заряд атома, который он приобретает в соединении, если считать, что все связи ионные, а электроны полностью "переходят" к более электроотрицательному атому.

1) C – имеет С.О. от - 4 до + 4;

2) Fe – имеет С.О. + 2, + 3 и + 6;

3) Sn – имеет С.О. + 2 и + 4;

4) Pb – имеет С.О. + 2 и + 4;

5) Cr – имеет С.О. + 2, + 3 и + 6.

4. Выбираем элементы, которые в составе образованных ими анионов с общей формулой ЭО₄^2- могут иметь степень окисления + 6:

Железо и хром могут образовать анионы состава ЭО₄^2-. К примеру, нам хорошо известны ферраты и хроматы: FeO₄^2- и CrO₄^2-

5. Запишем ответ.

1. Отметим в таблице Менделеева все предложенные элементы:

2. Нужно найти элементы, которые в анионе ЭО₃⁻ имеют одинаковую степень окисления. Рассмотрим каждый элемент:

1) K - щелочной металл, он не входит в состав кислородсодержащих анионов. Не подходит.

2) Cl - может образовать ион вида ClO₃⁻ . В этом ионе хлор имеет степень окисления:

Х + (-2)*3 = -1

Х = 6 - 1 = 5

То есть, С. О. хлора в этом анионе + 5.

3) Cr - может образовать ион вида CrO₄^2- или Cr₂O₇^2- , что не соответствует заданной формулировке. 

4) P - может образовать ион вида PO₃⁻.В этом ионе фосфор имеет степень окисления:

Х + (-2) * 3 = -1

Х = 6 - 1 = 5

То есть, С. О. фосфора в этом анионе + 5.

5) Si - может образовывать ион вида SiO₃^2- , что не соответствует заданной формуле.

3. Выберем в анионах с общей формулой ЭО₃⁻ имеют одинаковую степень окисления.

Хлор и фосфор могут образовывать анион с общей формулой ЭО₃⁻, а также имеют одинаковую степень окисления + 5. 

4. Запишем ответ. 

1. Отметим в таблице Менделеева все предложенные элементы:

2. Найдём возможные степени окисления центрального элемента в данном ионе:

Кислород в подобных ионах имеет С.О. - 2, а степень окисления элемента "Э" обозначим за n.

Для данной формулы: ЭО_x^- → суммарный заряд иона равен – 1.

Составим уравнение для нахождения n (С.О. центрального атома): сложим n с общим зарядом всех атомов кислорода (-2 · x) и приравняем к заряду всего иона.

Получим:

n + (-2 · x) = -1

n − 2x = -1

n = 2x − 1

Таким образом, чтобы элемент Э образовывал анион вида ЭО_x^-, он должен находиться в степени окисления: n = 2x − 1.

Рассмотрим возможные варианты:

• При x = 1 → n = 2 - 1 = 1. С.О. (Э) = + 1. Формула: ЭО^-
• При x = 2 → n = 4 - 1 = 3. С.О. (Э) = + 3. Формула: ЭО₂^-
• При x = 3 → n = 6 - 1 = 5. С.О. (Э) = + 5. Формула: ЭO₃^-
• При x = 4 → n = 8 - 1 = 7. С.О. (Э) = + 7. Формула: ЭO₄^-

3. Вспомним, какие степени окисления могут быть у данных элементов в соединениях:

Степень окисления – условный заряд атома, который он приобретает в соединении, если считать, что все связи ионные, а электроны полностью "переходят" к более электроотрицательному атому.

1) Be – имеет постоянную С.О. + 2;

2) P – имеет С.О. - 3, + 1, + 3 и + 5;

3) Ti – имеет С.О. + 2 и + 4;

4) S – имеет С.О. - 2, + 4 и + 6;

5) Cl – имеет С.О. - 1, + 1, + 3, + 5 и + 7.

4. Выбираем элементы, которые в составе образованных ими анионов с общей формулой ЭО_x^- могут иметь одинаковую степень окисления:

Фосфор и хлор могут образовать анионы состава ЭО₂^- и ЭО₃^- с одинаковыми степенями окисления + 3 и + 5 соответственно. К примеру, нам хорошо известны анионы метафосфорной (HPO₃) и хлорноватой (HClO₃) кислот: PО₃^- и ClО₃^-

5. Запишем ответ.

1. Отметим в таблице Менделеева все предложенные элементы:

2. Найдём возможные степени окисления центрального элемента в данном ионе:

Кислород в подобных ионах имеет С.О. - 2, а степень окисления элемента "Э" обозначим за n.

Для данной формулы: ЭО_x^- → суммарный заряд иона равен – 1.

Составим уравнение для нахождения n (С.О. центрального атома): сложим n с суммарным зарядом всех атомов кислорода (-2 · x) и приравняем к заряду всего иона.

Получим:

n + (-2 · x) = -1

n − 2x = -1

n = 2x − 1

Таким образом, чтобы элемент Э образовывал анион вида ЭО_x^-, он должен находиться в степени окисления: n = 2x − 1.

Рассмотрим возможные варианты:

• При x = 1 → n = 2 - 1 = 1. С.О. (Э) = + 1. Формула: ЭО^-
• При x = 2 → n = 4 - 1 = 3. С.О. (Э) = + 3. Формула: ЭО₂^-
• При x = 3 → n = 6 - 1 = 5. С.О. (Э) = + 5. Формула: ЭO₃^-
• При x = 4 → n = 8 - 1 = 7. С.О. (Э) = + 7. Формула: ЭO₄^-

3. Вспомним, какие степени окисления могут быть у данных элементов в соединениях:

Степень окисления – условный заряд атома, который он приобретает в соединении, если считать, что все связи ионные, а электроны полностью "переходят" к более электроотрицательному атому.

1) Zn – имеет постоянную С.О. + 2;

2) C – имеет С.О. от - 4 до + 4 (но не образует анионы состава ЭО_x^-);

3) Al – имеет постоянную С.О. + 3;

4) Cl – имеет С.О. - 1, + 1, + 3 и + 5;

5) Ti – имеет С.О. + 2 и + 4.

4. Выбираем элементы, которые в составе образованных ими анионов с общей формулой ЭО_x^- могут иметь одинаковую степень окисления:

Хлор и алюминий могут образовать анионы состава ЭО₂^- с одинаковой степенью окисления + 3. К примеру, нам хорошо известны метаалюминаты и хлориты: AlO₂^- и ClO₂^-

5. Запишем ответ.

1. Отметим в таблице Менделеева все предложенные элементы:

2. Найдём возможные степени окисления центрального элемента в данном ионе:

Кислород в подобных ионах имеет С.О. - 2, а степень окисления элемента "Э" обозначим за n.

Для данной формулы: ЭО_x^2- → суммарный заряд иона равен – 2.

Составим уравнение для нахождения n (С.О. центрального атома): сложим n с суммарным зарядом всех атомов кислорода (-2 · x) и приравняем к заряду всего иона.

Получим:

n + (-2 · x) = -2

n − 2x = -2

n = 2x − 2

Таким образом, чтобы элемент Э образовывал анион вида ЭО_x^2-, он должен находиться в степени окисления: n = 2x − 2.

Рассмотрим возможные варианты:

• х не может быть равен 1, так как тогда n = 2-2= 0.
• При x = 2 → n = 4 - 2 = 2. С.О. (Э) = + 2. Формула: ЭО₂^2-
• При x = 3 → n = 6 - 2 = 4. С.О. (Э) = + 4. Формула: ЭO₃^2-
• При x = 4 → n = 8 - 2 = 6. С.О. (Э) = + 6. Формула: ЭO₄^2-

3. Вспомним, какие степени окисления могут быть у данных элементов в соединениях:

Степень окисления – условный заряд атома, который он приобретает в соединении, если считать, что все связи ионные, а электроны полностью "переходят" к более электроотрицательному атому.

1) Cr – имеет С.О. + 2, + 3 и + 6;

2) P – имеет С.О. - 3, + 1, + 3, + 5;

3) Al – имеет постоянную С.О. + 3;

4) Be – имеет постоянную С.О. + 2;

5) S – имеет С.О. - 2, - 1, + 4 и + 6.

4. Выбираем элементы, которые в составе образованных ими анионов с общей формулой ЭО_x^2- могут иметь одинаковую степень окисления:

Хром и сера могут образовать анионы состава ЭО₄^2- с одинаковой степенью окисления + 6. К примеру, нам хорошо известны хроматы и сульфаты: CrO₄^2- и SO₄^2-

Ответ 14 не подходит, поскольку хром в степени окисления + 2 не образует анионов состава ЭО_x^2-. 

Лайфхак: для некоторых элементов можно посмотреть в таблицу растворимости и найти наиболее распространённые кислотные остатки, в анионах которых одновременно совпадает и число атомов элемента, и число атомов кислорода, а также которые имеют заданный общий заряд. Элементы, которые будут образовывать такие анионы, будут находиться в них в одинаковых степенях окисления.

Лайфхак 2: сера и хром находятся в одной группе, но разных подгруппах. Их свойства различны, однако количество валентных электронов равное, что позволяет образовывать анионы с одинаковыми степенями окисления.

5. Запишем ответ.

1. Отметим в таблице Менделеева все предложенные элементы:

3. Вспомним, какие степени окисления могут быть у данных элементов в соединениях:

Степень окисления – условный заряд атома, который он приобретает в соединении, если считать, что все связи ионные, а электроны полностью "переходят" к более электроотрицательному атому.

1) Cl – имеет С.О. - 1, + 1, + 3, + 5, + 7;

2) Sr – имеет единственную С.О. + 2;

3) Se – имеет С.О. - 2, + 4, + 6;

4) P – имеет С.О. - 3, + 1, + 3, + 5;

5) K – имеет единственную С.О. + 1.

4. Выбираем элементы, которые могут проявлять одинаковую С.О. в кислородсодержащих анионах:

s-элементы не могут отбразовывать кислородсодержащие анионы, поэтому калий мы можем не рассматривать.

Фосфор и хлор могут проявлять одинаковые степени окисления, в том числе могут образовывать кислородсодержащие анионы с одинаковыми степенями окисления + 1, + 3 и + 5. К примеру, нам хорошо известны анионы ортофосфорной (H₃PO₄) и хлорноватой (HClO₃) кислот: PО₃^- и ClО₃^-

5. Запишем ответ.

1. Отметим в таблице Менделеева все предложенные элементы:

2. Найдём возможные степени окисления центрального элемента в данном ионе:

Кислород в подобных ионах имеет С.О. - 2, а степень окисления элемента "Э" обозначим за n.

Для данной формулы: ЭО_x^2- → суммарный заряд иона равен – 2.

Составим уравнение для нахождения n (С.О. центрального элемента): сложим n с суммарным зарядом всех атомов кислорода (-2 · x) и приравняем к заряду всего иона.

Получим:

n + (-2 · x) = -2

n − 2x = -2

n = 2x − 2

Таким образом, чтобы элемент Э образовывал анион вида ЭО_x^-, он должен находиться в степени окисления: n = 2x − 2.

Рассмотрим возможные варианты:

• х не может быть равен 1, так как тогда n = 2 - 2 = 0.
• При x = 2 → n = 4 - 2 = 2. С.О. (Э) = + 2. Формула: ЭО₂^2-
• При x = 3 → n = 6 - 2 = 4. С.О. (Э) = + 4. Формула: ЭO₃^2-
• При x = 4 → n = 8 - 2 = 6. С.О. (Э) = + 6. Формула: ЭO₄^2-

3. Вспомним, какие степени окисления могут быть у данных элементов в соединениях:

Степень окисления – условный заряд атома, который он приобретает в соединении, если считать, что все связи ионные, а электроны полностью "переходят" к более электроотрицательному атому.

1) S – имеет С.О. - 2, + 4 и + 6;

2) Na – имеет постоянную С.О. + 1;

3) Al – имеет постоянную С.О. + 3;

4) О – имеет  С.О. от + 2 до - 2;

5) Cr – имеет С.О. + 2, + 3, + 6.

4. Выбираем элементы, которые в составе образованных ими анионов с общей формулой ЭО_x^2- могут иметь одинаковую степень окисления:

Сера и хром могут образовать анионы состава ЭО₄^2- с одинаковыми степенями окисления + 6 соответственно. К примеру, нам хорошо известны анионы серной (H₂SO₄) и хромовой (H₂CrO₄) кислот: SO₄^2- и CrO₄^2-

Лайфхак: для некоторых элементов можно посмотреть в таблицу растворимости и найти наиболее распространённые кислотные остатки, в анионах которых одновременно совпадает и число атомов элемента, и число атомов кислорода, а также которые имеют одинаковый заряд. Элементы, которые будут образовывать такие анионы, будут находиться в них в одинаковых степенях окисления.

5. Запишем ответ.

1. Отметим в таблице Менделеева все предложенные элементы:

2. Найдём возможные степени окисления центрального элемента в данном ионе:

Кислород в подобных ионах имеет С.О. - 2, а степень окисления элемента "Э" обозначим за n.

Для данной формулы: ЭО_x^2- → суммарный заряд иона равен – 2.

Составим уравнение для нахождения n (С.О. центрального элемента): сложим n с суммарным зарядом всех атомов кислорода (-2 · x) и приравняем к заряду всего иона.

Получим:

n + (-2 · x) = -2

n − 2x = -2

n = 2x − 2

Таким образом, чтобы элемент Э образовывал анион вида ЭО_x^2-, он должен находиться в степени окисления: n = 2x − 2.

Рассмотрим возможные варианты:

• х не может быть равен 1, так как тогда n = 2 - 2 = 0.
• При x = 2 → n = 4 - 2 = 2. С.О. (Э) = + 2. Формула: ЭО₂^2-
• При x = 3 → n = 6 - 2 = 4. С.О. (Э) = + 4. Формула: ЭO₃^2-
• При x = 4 → n = 8 - 2 = 6. С.О. (Э) = + 6. Формула: ЭO₄^2-

3. Вспомним, какие степени окисления могут быть у данных элементов в соединениях:

Степень окисления – условный заряд атома, который он приобретает в соединении, если считать, что все связи ионные, а электроны полностью "переходят" к более электроотрицательному атому.

1) Na – имеет постоянную С.О. + 1;

2) S – имеет С.О. - 2, + 4 и + 6;

3) F – имеет постоянную С.О. - 1;

4) V – имеет С.О. + 2, + 3, + 4 и + 5 (ванадий + 4 нестабилен и не образует анионов состава ЭО_x^2-);

5) Si – имеет С.О. - 4, + 2 и + 4.

4. Выбираем элементы, которые в составе образованных ими анионов с общей формулой ЭО_x^2- могут иметь одинаковую степень окисления:

Сера и кремний могут образовать анионы состава ЭО₃^2- с одинаковой степенью окисления + 4. К примеру, нам хорошо известны сульфиты и силикаты: SO₃^2- и SiO₃^2-. 

Лайфхак: для некоторых элементов можно посмотреть в таблицу растворимости и найти наиболее распространённые кислотные остатки, в анионах которых одновременно совпадает и число атомов элемента, и число атомов кислорода, а также которые имеют одинаковый общий заряд. Элементы, которые будут образовывать такие анионы, будут находиться в них в одинаковых степенях окисления.

5. Запишем ответ.

1. Отметим в таблице Менделеева все предложенные элементы:

2. Вспомним, какие степени окисления могут быть у данных элементов в соединениях:

Степень окисления – условный заряд атома, который он приобретает в соединении, если считать, что все связи ионные, а электроны полностью "переходят" к более электроотрицательному атому.

1) К – щелочный металл, в соединениях имеет постоянную степень окисления +1. Он не образует кислородсодержащих анионов, в которых он являлся бы центральным атомом;

2) Na – щелочный металл, в соединениях имеет постоянную степень окисления +1. Он не образует кислородсодержащих анионов, в котором он являлся бы центральным атомом;

3) Сr – проявляет степени окисления от + 2, + 3, + 6. В кислородсодержащих анионах наиболее характерны: в хромате (CrO₄²⁻) степень окисления + 6, в дихромате (Cr₂O₇²⁻) также + 6;

4) Mg  – щёлочноземельный металл, степень окисления +2. Не образует кислородсодержащих анионов, в которых он являлся бы центральным атомом;

5) Se – проявляет степени окисления -2, +4, +6. В кислородсодержащих анионах: в селените (SeO₃²⁻) степень окисления +4, в селенате (SeO₄²⁻) степень окисления +6.

4. Выбираем элементы, которые могут иметь одинаковую степень окисления в кислородсодержащих анионах:

Хром и селен могут иметь одинаковую степень окисления +6 в составе кислородсодержащих анионов (CrO₄²⁻ и SeO₄²⁻).

5. Запишем ответ.

1. Отметим в таблице Менделеева все предложенные элементы:

2. Вспомним, какие степени окисления могут быть у данных элементов в соединениях:

Степень окисления – условный заряд атома, который он приобретает в соединении, если считать, что все связи ионные, а электроны полностью "переходят" к более электроотрицательному атому.

1) P – проявляет степени окисления - 3, + 1, + 3, + 5. В кислородсодержащих анионах наиболее распространенной и устойчивой является + 5, например, PO₄ ^3-, реже встречаются + 3 и + 1; 

2) S – проявляет степени окисления - 2, + 4, + 6, + 5. В кислородсодержащих анионах + 4, например, SO₃ ^2-, + 6, например, SO₄ ^2-.

3) Ba – щёлочноземельный металл, степень окисления + 2. Не образует кислородсодержащих анионов, в которых он являлся бы центральным атомом;

4) Ti  – металл. В кислородсодержащих анионах встречается редко (например, в титанатах), но его типичные степени окисления + 2, + 3, + 4;

5) F – самый электроотрицательный элемент. В соединениях всегда имеет степень окисления -1 и входит в состав анионов F⁻, не образует кислородсодержащих анионов сложного состава.

4. Выбираем элементы, которые могут иметь одинаковую степень окисления в кислородсодержащих анионах:

Сера и титан могут иметь одинаковую степень окисления + 4 в составе кислородсодержащих анионов (SO₃ ^2- и TiO₃ ^2-).

5. Запишем ответ.