Страница 116 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

9. Установите соответствие между характером и формулой высшего оксида.

ХАРАКТЕР ОКСИДА

А) кислотный

Б) амфотерный

В) основной

ФОРМУЛА ВЫСШЕГО ОКСИДА

1) $Mn_2O_7$

2) $ZnO$

3) $P_2O_5$

4) $SrO$

Для того чтобы установить соответствие, необходимо проанализировать химический характер каждого из предложенных высших оксидов на основе положения элемента в Периодической системе и его степени окисления.

А) кислотный

Кислотные оксиды — это оксиды, которые при взаимодействии с водой образуют кислоты или которые реагируют с основаниями с образованием соли и воды. Как правило, это оксиды неметаллов и переходных металлов в высоких степенях окисления (от +5 до +7).

В данном перечне кислотными являются два оксида:

• 1) $Mn_2O_7$ — оксид марганца(VII). Марганец является переходным металлом, и в своей высшей степени окисления +7 он образует оксид с ярко выраженными кислотными свойствами. Этому оксиду соответствует марганцовая кислота $HMnO_4$.
• 3) $P_2O_5$ — оксид фосфора(V). Фосфор является неметаллом, и его высший оксид — это типичный кислотный оксид (ангидрид), которому соответствует фосфорная кислота $H_3PO_4$.

Обе формулы соответствуют кислотному характеру оксида.

Ответ: 1, 3

Б) амфотерный

Амфотерные оксиды проявляют двойственные свойства: они реагируют как с кислотами, так и со щелочами. К таким оксидам относятся, например, $ZnO$, $BeO$, $Al_2O_3$.

Из предложенных вариантов формула 2) $ZnO$ (оксид цинка) представляет собой классический пример амфотерного оксида. Он вступает в реакцию с кислотами (например, $ZnO + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2O$) и с растворами щелочей ($ZnO + 2NaOH + H_2O \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4]$).

Ответ: 2

В) основный

Основные оксиды — это оксиды, которым соответствуют основания. Такими свойствами обладают оксиды активных металлов, в первую очередь щелочных (I группа) и щелочноземельных (II группа, кроме Be).

В списке под номером 4) находится оксид стронция $SrO$. Стронций — это щелочноземельный металл, поэтому его оксид является типичным основным оксидом. Он реагирует с водой, образуя сильное основание (щёлочь) — гидроксид стронция $Sr(OH)_2$.

Ответ: 4

10. Высший оксид элемента отвечает формуле $ЭO_3$. Его водородное соединение содержит 2,47 % водорода. Определите этот элемент. Напишите формулу его соединения с водородом.

Дано:

Формула высшего оксида: $ЭО_3$

Массовая доля водорода в водородном соединении $ω(H) = 2,47\%$

Найти:

Неизвестный элемент $Э$ - ?

Формула водородного соединения - ?

Решение:

1. Определим валентность элемента $Э$ и его положение в периодической системе. Формула высшего оксида элемента - $ЭО_3$. Степень окисления кислорода в оксидах равна -2. Так как молекула в целом электронейтральна, сумма степеней окисления всех атомов в ней равна нулю. Обозначим степень окисления элемента $Э$ через $x$.

$x + 3 \cdot (-2) = 0$

$x - 6 = 0$

$x = +6$

Высшая степень окисления элемента равна +6, что соответствует номеру группы в периодической таблице. Следовательно, элемент $Э$ расположен в VI группе главной подгруппы (или 16-й группе).

2. Определим общую формулу водородного соединения. Для неметаллов VI группы характерны летучие водородные соединения, в которых их валентность (соответствующая низшей степени окисления) определяется по формуле $8 - N$, где $N$ — номер группы.

Валентность элемента $Э$ в соединении с водородом равна $8 - 6 = 2$.

Следовательно, общая формула водородного соединения элемента $Э$ — $H_2Э$.

3. Рассчитаем молярную массу элемента $Э$, используя массовую долю водорода в его соединении. Массовая доля водорода $ω(H)$ в соединении $H_2Э$ вычисляется по формуле:

$ω(H) = \frac{2 \cdot A_r(H)}{M_r(H_2Э)} \cdot 100\%$

где $A_r(H)$ — относительная атомная масса водорода (примем за 1), а $M_r(H_2Э)$ — относительная молекулярная масса соединения. Пусть относительная атомная масса элемента $Э$ равна $M_Э$. Тогда $M_r(H_2Э) = 2 \cdot A_r(H) + M_Э = 2 \cdot 1 + M_Э = 2 + M_Э$.

Подставим известные данные в формулу:

$2,47\% = \frac{2}{2 + M_Э} \cdot 100\%$

Переведем проценты в доли и решим уравнение относительно $M_Э$:

$0,0247 = \frac{2}{2 + M_Э}$

$0,0247 \cdot (2 + M_Э) = 2$

$0,0494 + 0,0247 \cdot M_Э = 2$

$0,0247 \cdot M_Э = 2 - 0,0494$

$0,0247 \cdot M_Э = 1,9506$

$M_Э = \frac{1,9506}{0,0247} \approx 78,97$ г/моль

Относительная атомная масса неизвестного элемента примерно равна 79.

4. Определим элемент $Э$ по его атомной массе. Найдем в VI группе периодической системы элемент с атомной массой, близкой к 79. Это селен (Se), его относительная атомная масса равна 78,96.

Таким образом, искомый элемент — селен (Se).

Формула его водородного соединения, согласно общей формуле $H_2Э$, — $H_2Se$ (селеноводород).

Ответ: искомый элемент — селен (Se); формула его соединения с водородом — $H_2Se$.

1. Выберите химический знак самого лёгкого химического элемента, имеющего три электрона на внешнем слое атома.

1) Al

2) Na

3) B

4) N

Решение

Для того чтобы найти правильный ответ, нужно последовательно проверить каждый из предложенных химических элементов на соответствие двум условиям: наличие трех электронов на внешнем слое и то, что этот элемент является самым лёгким среди тех, кто удовлетворяет первому условию.

Количество электронов на внешнем слое (валентных электронов) у элементов главных подгрупп совпадает с номером группы в Периодической системе Д.И. Менделеева. Элементы с тремя валентными электронами находятся в 13-й группе (по новой номенклатуре) или IIIA-группе (по старой).

Проанализируем каждый элемент:

1) Al (Алюминий) — элемент 13-й группы, 3-го периода. Его порядковый номер 13. Электронная конфигурация атома: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^2 3p^1$. На внешнем (третьем) энергетическом уровне находится $2+1=3$ электрона. Этот элемент удовлетворяет первому условию.

2) Na (Натрий) — элемент 1-й группы, 3-го периода. Его порядковый номер 11. Электронная конфигурация атома: $1s^2 2s^2 2p^6 3s^1$. На внешнем энергетическом уровне находится 1 электрон. Этот элемент не подходит.

3) B (Бор) — элемент 13-й группы, 2-го периода. Его порядковый номер 5. Электронная конфигурация атома: $1s^2 2s^2 2p^1$. На внешнем (втором) энергетическом уровне находится $2+1=3$ электрона. Этот элемент также удовлетворяет первому условию.

4) N (Азот) — элемент 15-й группы, 2-го периода. Его порядковый номер 7. Электронная конфигурация атома: $1s^2 2s^2 2p^3$. На внешнем энергетическом уровне находится $2+3=5$ электронов. Этот элемент не подходит.

Теперь необходимо сравнить два элемента, которые подошли под первое условие: Алюминий (Al) и Бор (B). Нам нужно выбрать самый лёгкий из них. "Лёгкость" элемента определяется его атомной массой. Атомная масса, в свою очередь, напрямую связана с порядковым номером элемента (количеством протонов в ядре). Чем меньше порядковый номер, тем легче элемент.

Порядковый номер Бора (Z=5) меньше, чем порядковый номер Алюминия (Z=13). Следовательно, Бор является самым лёгким химическим элементом из предложенных, имеющим три электрона на внешнем слое.

Ответ: 3) B

2. Распределение электронов по электронным слоям обозначается числами 2, 8, 3 в атоме

1) алюминия

2) азота

3) серы

4) кремния

Решение

В условии задачи дано распределение электронов по электронным слоям в атоме: 2, 8, 3. Это означает, что на первом электронном слое находится 2 электрона, на втором — 8 электронов, а на третьем (внешнем) — 3 электрона.

Чтобы определить химический элемент, необходимо найти общее число электронов в его атоме. Для этого нужно сложить количество электронов на всех слоях:

$2 + 8 + 3 = 13$

В нейтральном (электронейтральном) атоме число электронов равно числу протонов в ядре. Число протонов, в свою очередь, соответствует порядковому номеру элемента в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева.

Следовательно, мы ищем элемент с порядковым номером 13. Проанализируем предложенные варианты:

1) алюминия

Алюминий (Al) имеет порядковый номер 13. Это означает, что в его атоме 13 протонов и 13 электронов. Алюминий находится в 3-м периоде, поэтому у него 3 электронных слоя. Он расположен в главной подгруппе III группы (13-я группа), что указывает на 3 валентных электрона на внешнем слое. Таким образом, распределение электронов по слоям для атома алюминия: 2, 8, 3. Этот вариант полностью соответствует условию.

2) азота

Азот (N) имеет порядковый номер 7. В его атоме 7 электронов, которые распределяются по двум электронным слоям: 2, 5. Этот вариант не подходит.

3) серы

Сера (S) имеет порядковый номер 16. В её атоме 16 электронов, распределенных по трем слоям: 2, 8, 6. Этот вариант не подходит.

4) кремния

Кремний (Si) имеет порядковый номер 14. В его атоме 14 электронов, распределенных по трем слоям: 2, 8, 4. Этот вариант не подходит.

Таким образом, распределение электронов 2, 8, 3 характеризует атом алюминия.

Ответ: 1) алюминия

3. Неметаллами являются все вещества в ряду

1) $N_2$, $Cl_2$, $Si$

2) $Li$, $S$, $C$

3) $Ne$, $O_3$, $Mn$

4) $Si$, $P$, $K$

Для того чтобы ответить на вопрос, необходимо проанализировать состав каждого предложенного ряда и классифицировать каждое вещество как металл или неметалл.

1) $N_2$, $Cl_2$, $Si$

Азот ($N_2$) — это двухатомная молекула, простое вещество, образованное химическим элементом азотом ($N$). Азот является неметаллом.
Хлор ($Cl_2$) — это двухатомная молекула, простое вещество, образованное химическим элементом хлором ($Cl$). Хлор относится к галогенам и является типичным неметаллом.
Кремний ($Si$) — химический элемент, который по свойствам является полуметаллом, но традиционно классифицируется как неметалл.
Все вещества в этом ряду являются неметаллами.

2) $Li$, $S$, $C$

Литий ($Li$) — это щелочной металл.
Сера ($S$) — неметалл.
Углерод ($C$) — неметалл.
Поскольку в данном ряду присутствует металл (литий), этот вариант не является правильным.

3) $Ne$, $O_3$, $Mn$

Неон ($Ne$) — инертный газ, является неметаллом.
Озон ($O_3$) — это аллотропная модификация кислорода. Кислород является неметаллом.
Марганец ($Mn$) — это переходный металл.
Поскольку в данном ряду присутствует металл (марганец), этот вариант не является правильным.

4) $Si$, $P$, $K$

Кремний ($Si$) — неметалл.
Фосфор ($P$) — неметалл.
Калий ($K$) — это щелочной металл.
Поскольку в данном ряду присутствует металл (калий), этот вариант не является правильным.

Вывод: единственным рядом, в котором все вещества являются неметаллами, является ряд под номером 1.

Ответ: 1

4. Металлические свойства ослабевают в ряду

1) $Al$, $Mg$, $Na$

2) $Mg$, $Al$, $Na$

3) $Na$, $Mg$, $Al$

4) $Mg$, $Na$, $Al$

Решение

Металлические свойства химических элементов определяются их способностью отдавать электроны с внешней электронной оболочки. Эти свойства закономерно изменяются в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева.

В одном периоде (горизонтальном ряду) при движении слева направо с увеличением порядкового номера элемента происходит следующее:

1. Увеличивается заряд ядра атома.
2. Увеличивается число электронов на внешнем энергетическом уровне.
3. Атомный радиус уменьшается, так как ядро сильнее притягивает электроны.
В результате этих изменений способность атома отдавать электроны уменьшается, а значит, металлические свойства ослабевают.

Рассмотрим элементы, предложенные в задаче: натрий ($Na$), магний ($Mg$) и алюминий ($Al$). Все они находятся в 3-м периоде Периодической системы. Их расположение в периоде слева направо соответствует увеличению их порядковых номеров: $Na$ (№11) $\rightarrow$ $Mg$ (№12) $\rightarrow$ $Al$ (№13).

Соответственно, в этом же ряду, $Na \rightarrow Mg \rightarrow Al$, будут ослабевать и их металлические свойства. Таким образом, ряд, в котором металлические свойства ослабевают, — это $Na, Mg, Al$. Этот ряд представлен в варианте ответа 3).

Ответ: 3

5. Неметаллические свойства усиливаются в ряду

1) $Br_2$, $Cl_2$, $F_2$

2) $F_2$, $Cl_2$, $Br_2$

3) $Cl_2$, $Br_2$, $F_2$

4) $Br_2$, $F_2$, $Cl_2$

Неметаллические свойства химических элементов характеризуют их способность атомов принимать электроны, проявляя окислительные свойства. Главной мерой неметалличности является электроотрицательность. Изменение этих свойств в периодической системе элементов подчиняется определённым закономерностям.

В группах главных подгрупп (вертикальных столбцах) периодической системы с увеличением порядкового номера элемента (то есть при движении сверху вниз) неметаллические свойства ослабевают. Это происходит из-за увеличения радиуса атома и увеличения числа электронных слоев, что приводит к ослаблению притяжения валентных электронов к ядру и, как следствие, к уменьшению способности атома принимать электроны.

В данном задании рассматриваются галогены: фтор ($F$), хлор ($Cl$) и бром ($Br$). Все они находятся в 17-й (VIIA) группе периодической системы. Их расположение в группе сверху вниз следующее: фтор, затем хлор, затем бром.

Согласно указанной закономерности, активность неметаллов и их электроотрицательность в этом ряду будут ослабевать при движении от фтора к брому. Таким образом, фтор является самым сильным неметаллом, а бром — самым слабым из представленных.

Чтобы составить ряд, в котором неметаллические свойства усиливаются, необходимо расположить элементы в обратном порядке, то есть от самого слабого неметалла к самому сильному. Этот порядок соответствует движению по группе снизу вверх: $Br \rightarrow Cl \rightarrow F$.

В виде простых веществ, образованных этими элементами, ряд будет выглядеть так: $Br_2, Cl_2, F_2$.

Сравнивая этот результат с предложенными вариантами, мы можем сделать вывод:

1) $Br_2, Cl_2, F_2$
Этот ряд является правильным, так как соответствует последовательному усилению неметаллических свойств (от брома к хлору и далее к фтору).

2) $F_2, Cl_2, Br_2$
В этом ряду неметаллические свойства, наоборот, ослабевают.

3) $Cl_2, Br_2, F_2$
Порядок нарушен (свойства сначала ослабевают, потом усиливаются).

4) $Br_2, F_2, Cl_2$
Порядок также нарушен.

Ответ: 1

6. Выберите ряд, в котором представлены формула высшего ги-дроксида химического элемента и формула соответствующегоему оксида.

1) $HClO_4$, $Cl_2O_7$

2) $H_2SO_3$, $SO_3$

3) $HNO_3$, $N_2O_3$

4) $Cr(OH)_3$, $Cr_2O_3$

В задании требуется найти ряд, в котором формула гидроксида и оксида соответствуют высшей степени окисления химического элемента. Высшая степень окисления для элементов главных подгрупп обычно совпадает с номером группы.

1) $HClO_4$, $Cl_2O_7$
Элемент – хлор ($Cl$). Он находится в VIIА группе, следовательно, его высшая степень окисления равна +7.
Определим степень окисления хлора в хлорной кислоте $HClO_4$: $H^{+1}Cl^xO_4^{-2}$. Сумма степеней окисления в молекуле равна нулю: $1 \cdot (+1) + 1 \cdot x + 4 \cdot (-2) = 0$, откуда $x = +7$. Это высший гидроксид (кислота) хлора.
Определим степень окисления хлора в оксиде $Cl_2O_7$: $Cl_2^xO_7^{-2}$. Сумма степеней окисления: $2 \cdot x + 7 \cdot (-2) = 0$, откуда $2x = 14$ и $x = +7$.
Степени окисления хлора в кислоте и оксиде совпадают и являются высшими. Таким образом, этот ряд является правильным.
Ответ: Верно.

2) $H_2SO_3$, $SO_3$
Элемент – сера ($S$). Она находится в VIА группе, высшая степень окисления равна +6.
Степень окисления серы в сернистой кислоте $H_2SO_3$: $H_2^{+1}S^xO_3^{-2}$. $2 \cdot (+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$, откуда $x = +4$. Это не высший гидроксид серы, так как высшая степень окисления серы +6 (ей соответствует серная кислота $H_2SO_4$).
Степень окисления серы в оксиде $SO_3$: $S^xO_3^{-2}$. $x + 3 \cdot (-2) = 0$, откуда $x = +6$.
Гидроксид ($H_2SO_3$) не является высшим, поэтому данный ряд не подходит.
Ответ: Неверно.

3) $HNO_3$, $N_2O_3$
Элемент – азот ($N$). Он находится в VА группе, высшая степень окисления равна +5.
Степень окисления азота в азотной кислоте $HNO_3$: $H^{+1}N^xO_3^{-2}$. $1 \cdot (+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$, откуда $x = +5$. Это высший гидроксид (кислота) азота.
Степень окисления азота в оксиде $N_2O_3$: $N_2^xO_3^{-2}$. $2 \cdot x + 3 \cdot (-2) = 0$, откуда $2x = 6$ и $x = +3$.
Оксид $N_2O_3$ не соответствует высшему гидроксиду $HNO_3$. Высшему гидроксиду азота соответствует оксид $N_2O_5$. Ряд неверен.
Ответ: Неверно.

4) $Cr(OH)_3$, $Cr_2O_3$
Элемент – хром ($Cr$). Он находится в VIБ группе, высшая степень окисления равна +6.
Степень окисления хрома в гидроксиде $Cr(OH)_3$: $Cr^x(OH)_3^{-1}$. $x + 3 \cdot (-1) = 0$, откуда $x = +3$. Это не высший гидроксид хрома. Высшей степени окисления +6 соответствует хромовая кислота $H_2CrO_4$.
Степень окисления хрома в оксиде $Cr_2O_3$: $Cr_2^xO_3^{-2}$. $2 \cdot x + 3 \cdot (-2) = 0$, откуда $2x=6$ и $x = +3$.
Хотя степени окисления в гидроксиде и оксиде совпадают, они не являются высшими для хрома. Ряд неверен.
Ответ: Неверно.

7. Летучие водородные соединения состава $H_2\text{Э}$ образуют оба химических элемента:

1) $Ca, Fe$

2) $O, S$

3) $Be, K$

4) $C, Si$

Решение

В вопросе требуется указать пару химических элементов, которые образуют летучие водородные соединения состава $H_2Э$.

Летучие водородные соединения, как правило, образуют неметаллы. Формула $H_2Э$ указывает на то, что элемент $Э$ в соединении с водородом проявляет валентность, равную II. Для неметаллов главных подгрупп (A-групп) формула летучего водородного соединения определяется как $ЭH_{8-N}$ или $H_{8-N}Э$, где $N$ — номер группы элемента в Периодической системе.

Для соединения состава $H_2Э$ число атомов водорода равно 2, следовательно, $8-N=2$. Решая это уравнение, находим номер группы: $N = 8 - 2 = 6$.

Таким образом, нам необходимо найти пару элементов-неметаллов, которые оба расположены в VIА группе (16-й группе) Периодической системы.

Рассмотрим предложенные варианты:

1) Ca, Fe
Кальций ($Ca$) — щелочноземельный металл IIA группы. Он образует солеподобный гидрид $CaH_2$, который является твердым и нелетучим веществом. Железо ($Fe$) — переходный металл, не образует летучих водородных соединений. Следовательно, эта пара не подходит.

2) O, S
Кислород ($O$) и сера ($S$) — это неметаллы, расположенные в VIA группе (халькогены).
Кислород образует с водородом соединение $H_2O$ (вода). Вода является жидкостью при стандартных условиях и является летучим соединением.
Сера образует с водородом соединение $H_2S$ (сероводород). Сероводород — это газ, то есть летучее соединение.
Оба элемента удовлетворяют условию задачи.

3) Be, K
Бериллий ($Be$) — металл IIA группы, его гидрид $BeH_2$ имеет полимерное строение и не является летучим. Калий ($K$) — щелочной металл IA группы, образует ионный гидрид $KH$, твердое нелетучее вещество. Эта пара не подходит.

4) C, Si
Углерод ($C$) и кремний ($Si$) — это неметаллы IVA группы. Они образуют летучие водородные соединения, но их общая формула $ЭH_4$ (метан $CH_4$ и силан $SiH_4$), что не соответствует формуле $H_2Э$, указанной в условии. Эта пара не подходит.

Таким образом, единственная пара элементов, которая образует летучие водородные соединения состава $H_2Э$, — это кислород и сера.
Ответ: 2