Степени окисления в соединении Fe2(SO4)3: теоретические основы

Степени окисления - важная характеристика химических элементов, позволяющая предсказывать их поведение в реакциях. Однако расчет степеней окисления в сложных соединениях часто вызывает затруднения. Давайте разберемся с этим на примере соединения Fe2(SO4)3.

Теоретические основы степеней окисления

Степень окисления (С.О.) - это условный заряд атома элемента в молекуле соединения. Определяется по следующим правилам:

• C.O. свободных элементов равна 0 (например, C.О. железа Fe = 0);
• C.O. атома в простом веществе равна заряду иона (C.O. Na+ = +1, O2- = -2);
• Сумма всех C.O. в молекуле = 0.

Рассмотрим таблицу типичных степеней окисления элементов в соединениях:

Как видно, один элемент может проявлять разные степени окисления. Чтобы их определить в конкретном соединении, используют правило электронейтральности:

Сумма всех C.O. атомов в молекуле = 0

Расчет степени окисления Fe2(SO4)3

Для начала разберемся со структурой формулы Fe₂(SO₄)₃. В ней:

• 2 атома Fe;
• 3 сульфат-иона SO₄^2- .

Найдем сначала C.O. серы в составе сульфат-иона SO₄^2- по правилу электронейтральности:

C.O.(S) + 4∙C.O.(O) = -2

Так как известно, что C.O.(O) = -2, подставляем:

C.O.(S) + 4∙(-2) = -2

Отсюда C.O.(S) = +6

Теперь найдем общую C.O. трех сульфат-ионов (SO₄)^2- :

3∙(-2) = -6

Используем это значение и формулу электронейтральности, чтобы рассчитать C.O. двух атомов Fe:

2∙C.O.(Fe) + (-6) = 0

Отсюда C.O.(Fe) = +3

Итак, степень окисления железа Fe в соединении Fe₂(SO₄)₃ равна +3.

Решение задач на определение степеней окисления

После того как мы разобрались с теоретическими основами и алгоритмом расчета степеней окисления, рассмотрим пример задачи на определение C.O. в различных соединениях.

Задача. В соединении Ca3(PO4)2 определить степень окисления фосфора.

Решение:

1. Записываем фрагмент формулы, содержащий фосфор: (PO4)3-
2. По правилу электронейтральности:
   C.O.(P) + 4∙C.O.(O) = -3 C.O.(O) = -2 C.O.(P) + 4∙(-2) = -3
3. Отсюда C.O.(P) = +5

Ответ: степень окисления фосфора в соединении Ca3(PO4)2 равна +5.

Применение степеней окисления в уравнениях реакций

Знание степеней окисления позволяет правильно составлять уравнения окислительно-восстановительных реакций.

Например, при взаимодействии перманганата калия (KMnO 4) и сульфита натрия (Na2SO3) происходит окисление серы:

S⁺⁴ → S⁺⁶

Следовательно, на основании степеней окисления можно записать схему реакции:

2KMnO₄ + 5Na₂SO₃ = K₂SO₄ + 2MnSO₄ + 5Na₂SO₄

Рекомендации по применению знаний о C.O.

Чтобы успешно определять и использовать степени окисления, рекомендуется:

• Запомнить типичные степени окисления элементов
• Отработать алгоритм расчета C.O. по формуле соединения
• Решать как можно больше задач на определение степеней окисления

При возникновении трудностей обращайтесь за помощью к учителю или в справочные материалы.