Страница 118 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

6. Выберите ряд, в котором представлены формула высшего оксида химического элемента и формула соответствующего ему гидроксида.

1) $FeO$, $Fe(OH)_2$

2) $SO_2$, $H_2SO_3$

3) $P_2O_5$, $H_3PO_4$

4) $N_2O_5$, $HNO_2$

Решение

Для того чтобы выбрать правильный ряд, необходимо для каждой пары соединений проверить выполнение двух условий:

1. Оксид должен быть высшим. Высший оксид — это соединение элемента с кислородом, в котором элемент проявляет свою максимальную (высшую) степень окисления. Для элементов главных подгрупп она, как правило, совпадает с номером группы в Периодической системе.
2. Гидроксид должен соответствовать оксиду. Это значит, что химический элемент в оксиде и в гидроксиде (который для неметаллов является кислотой) должен иметь одинаковую степень окисления.

Проанализируем каждый из предложенных вариантов.

1) $FeO$, $Fe(OH)_2$
Железо ($Fe$) — элемент побочной подгруппы VIII группы. Наиболее характерные степени окисления для железа +2 и +3. Высшей считается +3 (хотя существуют и более высокие, но они менее характерны). Высший оксид железа — $Fe_2O_3$. В представленном оксиде $FeO$ степень окисления железа равна +2, следовательно, это не высший оксид.
Вывод: Вариант не подходит.

2) $SO_2$, $H_2SO_3$
Сера ($S$) — элемент главной подгруппы VI группы. Её высшая степень окисления равна +6, а формула высшего оксида — $SO_3$. В представленном оксиде $SO_2$ степень окисления серы равна +4, что не является высшей.
Вывод: Вариант не подходит.

3) $P_2O_5$, $H_3PO_4$
Фосфор ($P$) — элемент главной подгруппы V группы. Его высшая степень окисления равна +5. В оксиде $P_2O_5$ (оксид фосфора(V)) степень окисления фосфора действительно равна +5. Это высший оксид. Теперь проверим соответствующий гидроксид — ортофосфорную кислоту $H_3PO_4$. Рассчитаем степень окисления фосфора в ней: пусть она равна $x$, тогда $3 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0$. Отсюда $3 + x - 8 = 0$, $x = +5$. Степени окисления фосфора в оксиде и кислоте совпадают (+5).
Вывод: Оба условия выполнены. Этот вариант является правильным.

4) $N_2O_5$, $HNO_2$
Азот ($N$) — элемент главной подгруппы V группы. Его высшая степень окисления равна +5. В оксиде $N_2O_5$ (оксид азота(V)) степень окисления азота равна +5. Это высший оксид. Проверим соответствующий гидроксид — азотистую кислоту $HNO_2$. Рассчитаем степень окисления азота: $1 \cdot (+1) + x + 2 \cdot (-2) = 0$. Отсюда $1 + x - 4 = 0$, $x = +3$. Степень окисления азота в оксиде (+5) и в кислоте (+3) не совпадают. Гидроксидом, соответствующим оксиду $N_2O_5$, является азотная кислота $HNO_3$ (степень окисления N = +5).
Вывод: Вариант не подходит.

Ответ: 3

7. Летучие водородные соединения состава $ЭH_4$ образуют оба химических элемента:

1) C, Si

2) Ga, Sc

3) Cr, Mn

4) Se, Te

Летучие водородные соединения состава $ЭН_4$, где Э — химический элемент, образуют элементы, которые в соединениях с водородом проявляют валентность IV. Это характерно для неметаллов IVА группы (14-й группы) периодической системы химических элементов. Проанализируем предложенные варианты ответов.

1) C, Si
Углерод (C) и кремний (Si) являются элементами IVА группы. Они образуют летучие водородные соединения, которые соответствуют общей формуле $ЭН_4$: метан ($CH_4$) и силан ($SiH_4$). Следовательно, эта пара элементов удовлетворяет условию задачи.

2) Ga, Sc
Галлий (Ga) — элемент IIIА группы, его водородное соединение имеет состав $GaH_3$. Скандий (Sc) — элемент IIIВ группы, образует гидрид металлического типа $ScH_2$. Ни один из этих элементов не образует летучее соединение состава $ЭН_4$.

3) Cr, Mn
Хром (Cr) и марганец (Mn) — это переходные металлы. Они не образуют простых летучих водородных соединений состава $ЭН_4$.

4) Se, Te
Селен (Se) и теллур (Te) находятся в VIА группе. Они образуют летучие водородные соединения состава $H_2Э$ (например, селеноводород $H_2Se$ и теллуроводород $H_2Te$), так как их валентность в этих соединениях равна II. Эта формула не соответствует требуемой $ЭН_4$.

Исходя из анализа, верным является вариант 1.

Ответ: 1

8. Выберите неверные утверждения о химических элементах натрии и магнии:

1) электронная оболочка атомов состоит из трёх электронных слоёв

2) на внешнем слое атомов находится один электрон

3) натрий более активный металл, чем магний

4) формулы оксидов $Na_2O$ и $MgO$

5) это щелочные металлы

Для определения неверных утверждений проанализируем каждое из них по отдельности.

1) электронная оболочка атомов состоит из трёх электронных слоёв
Натрий (Na) и магний (Mg) — это химические элементы, расположенные в 3-м периоде периодической таблицы Д. И. Менделеева. Номер периода соответствует числу электронных слоёв в атоме элемента. Следовательно, у атомов натрия и магния по три электронных слоя. Электронная конфигурация натрия (порядковый номер 11): $1s^22s^22p^63s^1$. Электронная конфигурация магния (порядковый номер 12): $1s^22s^22p^63s^2$. Таким образом, утверждение является верным.
Ответ: утверждение верное.

2) на внешнем слое атомов находится один электрон
Натрий (Na) является элементом IА группы, поэтому на его внешнем (третьем) электронном слое находится 1 электрон ($3s^1$). Магний (Mg) является элементом IIА группы, и на его внешнем слое находятся 2 электрона ($3s^2$). Поскольку утверждение справедливо только для натрия, но не для магния, оно является неверным в общем контексте для обоих элементов.
Ответ: утверждение неверное.

3) натрий более активный металл, чем магний
В пределах одного периода металлические свойства элементов (их химическая активность как металлов) усиливаются при движении справа налево по таблице Менделеева. Натрий и магний находятся в 3-м периоде. Так как натрий (группа I) расположен левее магния (группа II), он является более активным металлом. Утверждение является верным.
Ответ: утверждение верное.

4) формулы оксидов $Na_2O$ и $MgO$
Натрий в соединениях проявляет постоянную степень окисления +1, а кислород в оксидах имеет степень окисления –2. Для составления электронейтральной формулы оксида натрия необходимо два атома натрия на один атом кислорода, что соответствует формуле $Na_2O$. Магний в соединениях проявляет постоянную степень окисления +2. Его оксид будет иметь формулу $MgO$. Обе формулы в утверждении указаны правильно.
Ответ: утверждение верное.

5) это щелочные металлы
К щелочным металлам относятся элементы I группы главной подгруппы (литий, натрий, калий и т.д.). Натрий (Na) действительно является щелочным металлом. Однако магний (Mg) находится во II группе главной подгруппы и относится к классу щёлочноземельных металлов. Следовательно, утверждение о том, что оба элемента являются щелочными, неверно.
Ответ: утверждение неверное.

Таким образом, в задании необходимо выбрать неверные утверждения. На основании проведенного анализа, неверными являются утверждения 2 и 5.

Ответ: 2, 5.

9. Установите соответствие между характером и формулой высшего оксида.

ХАРАКТЕР ОКСИДА

ФОРМУЛА ВЫСШЕГО ОКСИДА

А) кислотный

Б) амфотерный

В) основной

1) $Li_2O$

2) $Cl_2O_7$

3) $BeO$

4) $SiO_2$

Для установления соответствия необходимо определить химический характер каждого из предложенных оксидов.

А) кислотный

Кислотными оксидами являются оксиды, образованные неметаллами или переходными металлами в высокой степени окисления (обычно +5 и выше). Они реагируют с основаниями и основными оксидами с образованием соли и, как правило, не реагируют с кислотами. Рассмотрим предложенные формулы:
1) $Li_2O$ (оксид лития) — это оксид щелочного металла, который является сильным основным оксидом.
2) $Cl_2O_7$ (оксид хлора(VII)) — это высший оксид неметалла хлора. Оксиды неметаллов в высоких степенях окисления проявляют ярко выраженные кислотные свойства. Этот оксид при взаимодействии с водой образует одну из сильнейших кислот — хлорную кислоту ($HClO_4$).
3) $BeO$ (оксид бериллия) — проявляет амфотерные свойства.
4) $SiO_2$ (оксид кремния(IV)) — также является кислотным оксидом, так как кремний — неметалл. Ему соответствует слабая и нерастворимая кремниевая кислота ($H_2SiO_3$).
В данном задании на соответствие для кислотного оксида подходят два варианта: 2 и 4. Однако, $Cl_2O_7$ является более типичным и сильным кислотным оксидом, соответствующим сильной кислоте, в то время как $SiO_2$ - твердый оксид, соответствующий слабой кислоте. Чаще всего в таких заданиях имеется в виду наиболее характерный представитель. Выбираем $Cl_2O_7$.
Ответ: 2

Б) амфотерный

Амфотерные оксиды способны проявлять свойства как кислот, так и оснований, то есть они реагируют и с кислотами, и со щелочами. К таким оксидам относятся, например, оксиды бериллия ($BeO$), цинка ($ZnO$), алюминия ($Al_2O_3$), свинца(II) ($PbO$) и некоторые другие.
Из предложенных вариантов:
1) $Li_2O$ — основный оксид.
2) $Cl_2O_7$ — кислотный оксид.
3) $BeO$ (оксид бериллия) — является классическим примером амфотерного оксида. Он реагирует с кислотами ($BeO + H_2SO_4 \rightarrow BeSO_4 + H_2O$) и с растворами щелочей ($BeO + 2NaOH + H_2O \rightarrow Na_2[Be(OH)_4]$).
4) $SiO_2$ — кислотный оксид.
Следовательно, амфотерным оксидом является $BeO$.
Ответ: 3

В) основный

Основными оксидами являются оксиды, образованные щелочными и щелочноземельными металлами (кроме $BeO$), а также переходными металлами в низких степенях окисления. Они реагируют с кислотами с образованием соли и воды.
Из предложенных вариантов:
1) $Li_2O$ (оксид лития) — оксид щелочного металла лития. Это типичный основный оксид, который при реакции с водой образует сильное основание — гидроксид лития ($Li_2O + H_2O \rightarrow 2LiOH$).
2) $Cl_2O_7$ — кислотный оксид.
3) $BeO$ — амфотерный оксид.
4) $SiO_2$ — кислотный оксид.
Таким образом, основному характеру соответствует оксид лития.
Ответ: 1

10. Оксид некоторого элемента отвечает формуле $Э_2O_3$. Массовая доля кислорода в нём составляет 30 %. Определите элемент и напишите формулу гидроксида, соответствующего этому оксиду. Какой ещё оксид и соответствующий ему гидроксид может образовать этот элемент?

Дано:

Формула оксида: $Э_2O_3$
Массовая доля кислорода в оксиде: $ω(O) = 30 \% = 0.3$

Найти:

1. Элемент Э и формулу соответствующего гидроксида.
2. Формулу другого оксида и гидроксида этого элемента.

Решение:

Массовая доля элемента в соединении рассчитывается по формуле: $ω(элемента) = \frac{n \cdot Ar(элемента)}{Mr(соединения)}$

где $n$ – число атомов элемента в формуле, $Ar$ – относительная атомная масса элемента, $Mr$ – относительная молекулярная масса соединения.

Обозначим относительную атомную массу неизвестного элемента Э как $x$. Относительная атомная масса кислорода $Ar(O) \approx 16$ а.е.м.

Относительная молекулярная масса оксида $Э_2O_3$ равна: $Mr(Э_2O_3) = 2 \cdot Ar(Э) + 3 \cdot Ar(O) = 2x + 3 \cdot 16 = 2x + 48$

Массовая доля кислорода в оксиде $Э_2O_3$ составляет 30%, или 0.3. Подставим известные значения в формулу массовой доли: $ω(O) = \frac{3 \cdot Ar(O)}{Mr(Э_2O_3)} = \frac{3 \cdot 16}{2x + 48} = 0.3$

Решим полученное уравнение относительно $x$: $\frac{48}{2x + 48} = 0.3$ $48 = 0.3 \cdot (2x + 48)$ $48 = 0.6x + 14.4$ $0.6x = 48 - 14.4$ $0.6x = 33.6$ $x = \frac{33.6}{0.6} = 56$

Относительная атомная масса, равная 56, соответствует элементу железо (Fe). Таким образом, оксид имеет формулу $Fe_2O_3$ (оксид железа(III)).

Определите элемент и напишите формулу гидроксида, соответствующего этому оксиду.

Неизвестный элемент – железо (Fe). В оксиде $Fe_2O_3$ железо проявляет степень окисления +3. Гидроксид, соответствующий оксиду со степенью окисления +3, будет иметь общую формулу $Э(OH)_3$. Следовательно, искомый гидроксид – гидроксид железа(III).
Ответ: Элемент – железо (Fe), формула гидроксида – $Fe(OH)_3$.

Какой ещё оксид и соответствующий ему гидроксид может образовывать этот элемент?

Железо – переходный металл и, помимо +3, имеет другую распространённую степень окисления +2. Оксид, в котором железо имеет степень окисления +2, – это оксид железа(II), $FeO$. Соответствующий ему гидроксид – гидроксид железа(II), $Fe(OH)_2$.
Ответ: Оксид $FeO$ и соответствующий ему гидроксид $Fe(OH)_2$.

1. Выберите химический знак самого тяжёлого элемента, имеющего четыре электронных слоя.

1) $Ni$

2) $Ge$

3) $Ti$

4) $Kr$

Решение

Чтобы решить эту задачу, необходимо использовать Периодическую систему химических элементов.

1. Число электронных слоев в атоме элемента определяется номером периода, в котором он находится. В задании указано, что элемент должен иметь четыре электронных слоя, следовательно, он должен находиться в 4-м периоде Периодической системы.

2. «Самый тяжёлый элемент» — это элемент с наибольшей атомной массой. В пределах одного периода атомная масса, как правило, возрастает с увеличением порядкового номера элемента. Поэтому нам нужно найти элемент с наибольшим порядковым номером среди предложенных.

Рассмотрим все варианты:

1) Ni
Никель (Nickel) — элемент 4-го периода, его порядковый номер $Z=28$. Атомная масса примерно 58,69 а.е.м.

2) Ge
Германий (Germanium) — элемент 4-го периода, его порядковый номер $Z=32$. Атомная масса примерно 72,63 а.е.м.

3) Ti
Титан (Titanium) — элемент 4-го периода, его порядковый номер $Z=22$. Атомная масса примерно 47,87 а.е.м.

4) Kr
Криптон (Krypton) — элемент 4-го периода, его порядковый номер $Z=36$. Атомная масса примерно 83,80 а.е.м.

Все перечисленные элементы находятся в 4-м периоде и, следовательно, имеют четыре электронных слоя. Сравним их порядковые номера (и атомные массы), чтобы найти самый тяжёлый:

$Z(Ti) = 22$ < $Z(Ni) = 28$ < $Z(Ge) = 32$ < $Z(Kr) = 36$.

Наибольший порядковый номер и, соответственно, наибольшую атомную массу среди предложенных вариантов имеет криптон (Kr).

Ответ: 4) Kr.