Задание 4: Валентность и степень окисления химических элементов

Стандартная формулировка: «Установите соответствие между формулой соединения и степенью окисления элемента X в этом соединении: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой». Даются три формулы (А, Б, В) и четыре варианта степеней окисления (1–4), один из вариантов — «лишний», не используется.

Ответ записывается как последовательность из трёх цифр без пробелов, например «233» — это цифра для А, затем для Б, затем для В.

…

• Степень окисления (СО) — условный заряд атома в соединении, который он имел бы, если считать все связи полностью ионными.
• Валентность — число химических связей, образованных атомом; величина всегда положительная, знака не имеет.
• Сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле равна нулю: $\sum n_i \cdot СО_i = 0$.
• Сумма степеней окисления атомов в сложном ионе равна заряду этого иона: $\sum n_i \cdot СО_i = q$.
• СО простого вещества (атома в форме элемента) равна 0, например в $O_2$, $Fe$, $S_8$.
• Постоянные степени окисления, которые нужно знать наизусть:
• щелочные металлы (Li, Na, K, Rb, Cs) — всегда $+1$;
• щелочноземельные металлы и Be, Mg (II группа, главная подгруппа) — всегда $+2$;
• водород — $+1$ почти всегда, кроме гидридов активных металлов (например, $NaH$), где $-1$;
• кислород — $-2$ почти всегда, кроме пероксидов ($H_2O_2$, где $O$ равен $-1$) и соединения $OF_2$ (там $O$ равен $+2$);
• фтор — всегда $-1$, это самый электроотрицательный элемент, у него никогда не бывает положительной СО.
• Заряды типовых сложных ионов, которые полезно помнить: аммоний $NH_4^{+}$ — заряд $+1$; сульфат $SO_4^{2-}$ — заряд $-2$; нитрат $NO_3^{-}$ — заряд $-1$; нитрит $NO_2^{-}$ — заряд $-1$; карбонат $CO_3^{2-}$ — заряд $-2$; гидроксид $OH^{-}$ — заряд $-1$.
• Между двумя неметаллами более электроотрицательный элемент получает отрицательную СО, менее электроотрицательный — положительную (например, в $CCl_4$ хлор электроотрицательнее углерода, поэтому у хлора СО $-1$, у углерода $+4$).

1. Определить тип формулы: простое вещество, оксид, кислота, соль, сложный ион в скобках.
2. Выписать известные (постоянные) степени окисления всех элементов, кроме искомого: металлы I–II группы, водород, кислород, фтор.
3. Определить общий заряд системы: 0 для нейтральной молекулы, заряд иона — для сложного катиона или аниона (аммоний $+1$, сульфат $-2$ и т.д.).
4. Составить уравнение вида $\sum n_i \cdot СО_i = q$, где неизвестное — степень окисления искомого элемента.
5. Решить уравнение относительно искомой переменной, аккуратно учитывая количество атомов (индексы, включая индексы за скобками).
6. Сопоставить полученное число со списком цифр в задании и записать соответствующую цифру для каждой буквы.
7. Собрать три цифры в порядке А, Б, В и записать итоговый ответ без пробелов.