Страница 122 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

2. Выберите формулу вещества с ковалентной неполярной связью.

1) $Na_2S$

2) $Br_2$

3) $Fe$

4) $SO_2$

Решение

Ковалентная неполярная связь — это химическая связь, которая возникает между атомами одного и того же химического элемента-неметалла. Она образуется за счет обобществления одной или нескольких пар электронов. Поскольку атомы одинаковы, их электроотрицательность (способность притягивать электроны) также одинакова. В результате, общая электронная пара не смещается ни к одному из атомов, и связь является неполярной.

Рассмотрим предложенные вещества:

1) $Na_2S$

Сульфид натрия. Это соединение образовано атомами металла (натрий, $Na$) и неметалла (сера, $S$). Связь между атомами металла и неметалла является ионной, так как происходит практически полный переход валентных электронов от атомов металла к атомам неметалла. В данном случае образуются ионы $Na^+$ и $S^{2-}$.

2) $Br_2$

Бром. Молекула этого простого вещества состоит из двух одинаковых атомов неметалла (бром, $Br$). Разница электроотрицательностей между ними равна нулю. Связь между атомами брома является ковалентной неполярной ($Br-Br$).

3) $Fe$

Железо. Это простое вещество, являющееся металлом. В кристалле железа атомы связаны металлической связью. Этот тип связи характеризуется наличием обобществленных электронов, свободно перемещающихся по всему объему кристалла.

4) $SO_2$

Диоксид серы (оксид серы(IV)). Это вещество образовано атомами двух разных неметаллов: серы ($S$) и кислорода ($O$). Электроотрицательность кислорода значительно выше, чем у серы. Поэтому общие электронные пары в молекуле смещены к более электроотрицательным атомам кислорода. Такая связь является ковалентной полярной.

Таким образом, вещество с ковалентной неполярной связью — это бром.

Ответ: 2) $Br_2$.

3. Выберите формулу вещества с металлической связью.

1) $CH_4$ 2) $CaCl_2$ 3) $Cr$ 4) $Cl_2$

Решение

Для выбора вещества с металлической связью необходимо проанализировать природу химической связи в каждом из предложенных вариантов. Металлическая связь образуется в простых веществах — металлах и в их сплавах. Она характеризуется наличием в кристаллической решетке положительно заряженных ионов металлов и свободно перемещающихся между ними обобществленных электронов («электронного газа»).

1) $CH_4$

Метан ($CH_4$) — это соединение, состоящее из атомов двух неметаллов: углерода (C) и водорода (H). Связи между атомами в молекуле метана образуются за счет формирования общих электронных пар. Такой тип связи называется ковалентным.

2) $CaCl_2$

Хлорид кальция ($CaCl_2$) образован атомами металла (кальций, Ca) и неметалла (хлор, Cl). Между атомами этих элементов существует большая разница в электроотрицательности, что приводит к полному переходу валентных электронов от атомов кальция к атомам хлора. В результате образуются ионы $Ca^{2+}$ и $Cl^{-}$, которые удерживаются вместе силами электростатического притяжения. Такой тип связи называется ионным.

3) $Cr$

Хром (Cr) — это простое вещество, являющееся переходным металлом. В кристалле металлического хрома атомы связаны друг с другом именно металлической связью. Валентные электроны атомов хрома обобществлены и образуют «электронный газ», который связывает положительные ионы хрома в узлах кристаллической решетки.

4) $Cl_2$

Молекула хлора ($Cl_2$) состоит из двух одинаковых атомов неметалла. Связь между ними осуществляется за счет общей электронной пары, которая в равной степени принадлежит обоим атомам. Такой тип связи называется ковалентной неполярной.

Следовательно, единственным веществом из предложенного списка с металлической связью является хром.

Ответ: 3) $Cr$.

4. Выберите пару, в которой первое вещество образовано ионной связью, а второе — ковалентной полярной связью.

1) $NaCl$ и $PCl_5$

2) $H_2S$ и $Cl_2$

3) $K_2O$ и $O_2$

4) $Li_3N$ и $KBr$

Для того чтобы выбрать правильную пару веществ, необходимо определить тип химической связи в каждом из них.

• Ионная связь, как правило, образуется между атомами типичного металла и типичного неметалла. Происходит передача электронов от атома металла к атому неметалла с образованием положительно заряженного иона (катиона) и отрицательно заряженного иона (аниона), которые притягиваются друг к другу.
• Ковалентная полярная связь образуется между атомами разных неметаллов. Из-за разницы в электроотрицательности общая электронная пара смещается в сторону более электроотрицательного атома, создавая на атомах частичные заряды ($δ^+$ и $δ^−$).
• Ковалентная неполярная связь образуется между одинаковыми атомами неметаллов. Электронная пара распределена симметрично, и смещения заряда не происходит.

Рассмотрим каждую предложенную пару:

1) NaCl и PCl₅
Первое вещество – $NaCl$ (хлорид натрия). Связь образована атомом металла натрия ($Na$) и атомом неметалла хлора ($Cl$). Это ионная связь.
Второе вещество – $PCl₅$ (пентахлорид фосфора). Связь образована атомами двух разных неметаллов: фосфора ($P$) и хлора ($Cl$). Хлор более электроотрицателен, чем фосфор, поэтому общая электронная пара смещена к хлору. Это ковалентная полярная связь.
Данная пара полностью соответствует условию задачи.

2) H₂S и Cl₂
Первое вещество – $H₂S$ (сероводород). Связь образована атомами разных неметаллов: водорода ($H$) и серы ($S$). Это ковалентная полярная связь. Это не соответствует условию, так как первое вещество должно иметь ионную связь.
Второе вещество – $Cl₂$ (молекула хлора). Связь образована двумя одинаковыми атомами неметалла ($Cl$). Это ковалентная неполярная связь.

3) K₂O и O₂
Первое вещество – $K₂O$ (оксид калия). Связь образована атомом металла калия ($K$) и атомом неметалла кислорода ($O$). Это ионная связь.
Второе вещество – $O₂$ (молекула кислорода). Связь образована двумя одинаковыми атомами неметалла ($O$). Это ковалентная неполярная связь. Это не соответствует условию, так как второе вещество должно иметь ковалентную полярную связь.

4) Li₃N и KBr
Первое вещество – $Li₃N$ (нитрид лития). Связь образована атомом металла лития ($Li$) и атомом неметалла азота ($N$). Это ионная связь.
Второе вещество – $KBr$ (бромид калия). Связь образована атомом металла калия ($K$) и атомом неметалла брома ($Br$). Это также ионная связь, что не соответствует условию.

Таким образом, единственная пара, в которой первое вещество образовано ионной связью, а второе — ковалентной полярной, это $NaCl$ и $PCl₅$.

Ответ: 1

5. Выберите формулу «лишнего» вещества с позиции учения о химической связи.

1) $CaO$

2) $CO_2$

3) $NaBr$

4) $KF$

Решение

Для того чтобы выбрать «лишнее» вещество с позиции учения о химической связи, необходимо определить тип химической связи в каждом из предложенных соединений. Тип химической связи в основном определяется природой химических элементов, образующих соединение (металл или неметалл) и разницей их электроотрицательностей.

1) $CaO$ (оксид кальция). Это соединение образовано атомом типичного металла (кальций, Ca, элемент IIA группы) и атомом типичного неметалла (кислород, O, элемент VIA группы). Связь между атомами металла и неметалла, особенно при большой разнице в электроотрицательности, является ионной. Она возникает за счет электростатического притяжения между образовавшимися ионами $Ca^{2+}$ и $O^{2-}$.

2) $CO_2$ (диоксид углерода). Это соединение образовано атомами двух неметаллов (углерод, C, и кислород, O). Связь между атомами разных неметаллов является ковалентной полярной. Атомы углерода и кислорода образуют общие электронные пары, которые смещены к более электроотрицательному атому кислорода.

3) $NaBr$ (бромид натрия). Это соединение образовано атомом типичного металла (натрий, Na, элемент IA группы) и атомом типичного неметалла (бром, Br, элемент VIIA группы). Связь между ними является ионной. Она образуется за счет притяжения ионов $Na^{+}$ и $Br^{-}$.

4) $KF$ (фторид калия). Это соединение образовано атомом типичного металла (калий, K, элемент IA группы) и атомом самого электроотрицательного неметалла (фтор, F, элемент VIIA группы). Связь между ними является ионной, причем с очень высокой степенью ионности из-за максимальной разницы в электроотрицательностях. Связь образована притяжением ионов $K^{+}$ и $F^{-}$.

Сравнивая типы связей в данных соединениях, мы видим, что в трех веществах ($CaO$, $NaBr$, $KF$) химическая связь ионная, а в одном ($CO_2$) — ковалентная полярная. Следовательно, «лишним» веществом в данном ряду по типу химической связи является диоксид углерода.

Ответ: 2) $CO_2$.

6. Какой химической связью образовано соединение кислорода с элементом, атом которого имеет распределение электронов по энергетическим уровням 2, 8, 6?

1) ионной

2) металлической

3) ковалентной полярной

4) ковалентной неполярной

Решение

Чтобы определить тип химической связи, необходимо сначала установить, о каком элементе идет речь, а затем проанализировать его взаимодействие с кислородом.

1. Идентификация элемента. В условии указано распределение электронов по энергетическим уровням атома: 2, 8, 6. Общее число электронов в атоме равно сумме электронов на всех уровнях: $2 + 8 + 6 = 16$ электронов. Поскольку атом в основном состоянии электронейтрален, число электронов равно числу протонов в ядре, что, в свою очередь, определяет порядковый номер элемента в Периодической системе. Элемент с порядковым номером 16 — это сера (S).

2. Характеристика элементов. Сера (S) — это химический элемент 16-й группы (или VIА группы), 3-го периода. Наличие 6 электронов на внешнем энергетическом уровне указывает на то, что сера является неметаллом. Кислород (O) — элемент 16-й группы, 2-го периода, также является типичным неметаллом. Его электронная конфигурация — 2, 6.

3. Определение типа связи. Химическая связь образуется между двумя атомами неметаллов — серой и кислородом.

Связь между атомами металлов называется металлической.

Связь между атомами типичного металла и типичного неметалла, как правило, ионная. Она образуется за счет перехода электронов от менее электроотрицательного атома к более электроотрицательному.

Связь между атомами неметаллов является ковалентной. Она образуется путем обобществления валентных электронов с образованием общих электронных пар.

• Если ковалентная связь образуется между атомами одного и того же неметалла (например, O₂, S₈), то электроотрицательность атомов одинакова, и общая электронная пара не смещается ни к одному из них. Такая связь называется ковалентной неполярной.
• Если ковалентная связь образуется между атомами разных неметаллов (в нашем случае — серы и кислорода), то их электроотрицательности различаются. Кислород — один из самых электроотрицательных элементов (уступает только фтору), его электроотрицательность значительно выше, чем у серы. Вследствие этого общие электронные пары смещаются в сторону более электроотрицательного атома кислорода. Это приводит к поляризации связи: на атоме кислорода возникает частичный отрицательный заряд (δ-), а на атоме серы — частичный положительный заряд (δ+). Такая связь называется ковалентной полярной.

Таким образом, в соединении кислорода с серой (например, SO₂ или SO₃) химическая связь является ковалентной полярной.

Ответ: 3) ковалентной полярной

7. В твёрдом состоянии бром имеет кристаллическую решётку

а) молекулярную

б) металлическую

в) ионную

г) атомную

Решение

Чтобы определить тип кристаллической решётки брома в твёрдом состоянии, необходимо рассмотреть его химическую природу и тип химической связи.

Бром ($Br$) — это неметалл, относящийся к галогенам. Как и другие галогены, в свободном состоянии бром существует в виде двухатомных молекул — $Br_2$. Атомы в молекуле $Br_2$ соединены ковалентной неполярной связью.

В твёрдом состоянии вещества могут образовывать кристаллические решётки четырёх основных типов:

- Металлическая решётка (вариант б) характерна для металлов. Бром — неметалл, поэтому этот тип решётки исключается.

- Ионная решётка (вариант в) образуется в веществах с ионной связью, состоящих из катионов и анионов (например, в солях). Бром является простым веществом с ковалентной связью, а не ионным соединением. Этот тип решётки также не подходит.

- Атомная решётка (вариант г) характерна для веществ, в которых атомы связаны прочными ковалентными связями в единый трёхмерный каркас (например, алмаз, кремний). В броме прочные ковалентные связи существуют только внутри молекул $Br_2$, а не между ними.

- Молекулярная решётка (вариант а) состоит из отдельных молекул, которые удерживаются в узлах решётки слабыми межмолекулярными силами (силами Ван-дер-Ваальса). Поскольку твёрдый бром состоит из отдельных молекул $Br_2$, именно этот тип решётки для него характерен. Вещества с молекулярной решёткой обычно имеют низкие температуры плавления и кипения, что соответствует свойствам брома (температура плавления –7,2 °C).

Следовательно, в твёрдом состоянии бром имеет молекулярную кристаллическую решётку.

Ответ: а) молекулярную.

8. Выберите изображение ионной кристаллической решётки.

1)

2)

3)

4)

Решение

Для определения типа кристаллической решётки необходимо рассмотреть, какие частицы находятся в узлах решётки и как они связаны между собой. Проанализируем каждое изображение:

1) На данном изображении показана структура, в узлах которой находятся одинаковые атомы, соединенные прочными ковалентными связями. Каждый атом связан с несколькими соседними. Это характерно для атомной кристаллической решётки. Классическим примером является структура алмаза.

2) Здесь в узлах кристаллической решётки расположены молекулы (в данном случае, состоящие из двух атомов). Силы, удерживающие молекулы в решётке, — это слабые межмолекулярные взаимодействия. Такая структура называется молекулярной кристаллической решёткой. Примером вещества с такой решёткой является твёрдый йод ($I_2$).

3) На этом изображении в узлах решётки находятся частицы двух разных типов (обозначены шариками разного размера/цвета), которые строго чередуются. Такая структура характерна для соединений, состоящих из положительно заряженных ионов (катионов) и отрицательно заряженных ионов (анионов), удерживаемых вместе за счёт электростатического притяжения. Это и есть ионная кристаллическая решётка. Пример — хлорид натрия ($NaCl$).

4) Это изображение схематически представляет собой совокупность положительно заряженных ионов (катионов), погруженных в "море" свободно перемещающихся электронов (обозначены маленькими кружками со знаком "минус"). Такая структура называется металлической кристаллической решёткой и характерна для металлов.

Исходя из анализа, изображение ионной кристаллической решётки представлено под номером 3.

Ответ: 3

9. Для веществ с атомной кристаллической решёткой характерны свойства:

1) тугоплавкость

2) растворимость в воде

3) твёрдость

4) существование во всех агрегатных состояниях при обычных условиях

5) отсутствие прочности

Вещества с атомной кристаллической решёткой — это вещества, в узлах кристаллической решётки которых находятся отдельные атомы, соединённые между собой прочными ковалентными связями. Эти связи пронизывают весь кристалл, образуя единый гигантский каркас. Классическими примерами являются алмаз, графит, кремний, кварц (оксид кремния(IV)).

Проанализируем предложенные свойства на основе строения таких веществ.

1) тугоплавкость
Для того чтобы расплавить вещество с атомной кристаллической решёткой, необходимо разрушить или значительно ослабить прочные ковалентные связи между атомами во всём объёме кристалла. Это требует очень большого количества энергии, что соответствует высоким температурам плавления. Например, алмаз плавится при температуре около $3550$ °C, а кварц (SiO₂) — при $1723$ °C. Таким образом, тугоплавкость является характерной чертой этих веществ.
Ответ: Верно.

2) растворимость в воде
Вещества с атомной решёткой практически нерастворимы в воде и большинстве других растворителей. Энергии взаимодействия между молекулами растворителя и атомами кристалла недостаточно, чтобы разорвать прочные ковалентные связи в решётке.
Ответ: Неверно.

3) твёрдость
Система прочных, жёстко ориентированных в пространстве ковалентных связей придаёт кристаллам очень высокую твёрдость. Алмаз — самое твёрдое из известных природных веществ. Многие другие вещества с атомной решёткой (например, карбид кремния SiC, нитрид бора BN) также являются сверхтвёрдыми материалами.
Ответ: Верно.

4) существование во всех агрегатных состояниях при обычных условиях
Из-за очень высоких температур плавления и кипения вещества с атомной кристаллической решёткой при обычных условиях (например, $25$ °C и $1$ атм) существуют исключительно в твёрдом агрегатном состоянии.
Ответ: Неверно.

5) отсутствие прочности
Это утверждение неверно. Прочность — это способность материала сопротивляться разрушению под действием внешних нагрузок. Благодаря сильным межатомным связям вещества с атомной решёткой обладают очень высокой прочностью. Однако они часто бывают хрупкими, то есть разрушаются без заметной пластической деформации, но это не означает отсутствия прочности.
Ответ: Неверно.

Итого, характерными свойствами для веществ с атомной кристаллической решёткой являются тугоплавкость и твёрдость.