Страница 126 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

9. Для веществ с молекулярной кристаллической решёткой характерны свойства:

1) растворимость в воде

2) летучесть

3) электропроводность

4) тугоплавкость

5) легкоплавкость

Вещества с молекулярной кристаллической решёткой состоят из молекул, расположенных в узлах кристаллической решётки. Эти молекулы удерживаются вместе относительно слабыми межмолекулярными силами (силами Ван-дер-Ваальса, водородными связями). Именно слабость этих сил определяет характерные физические свойства таких веществ. Проанализируем предложенные варианты.

1) растворимость в воде

Растворимость в воде не является общим свойством для всех веществ с молекулярной решёткой. Она определяется полярностью молекул по принципу "подобное растворяется в подобном". Полярные молекулярные вещества (например, сахар, аммиак) хорошо растворяются в полярном растворителе — воде. Неполярные вещества (например, йод $I_2$, нафталин $C_{10}H_8$, метан $CH_4$) в воде практически нерастворимы. Таким образом, это свойство не является универсально характерным.

2) летучесть

Летучесть — это способность вещества легко переходить в газообразное состояние. Из-за слабых межмолекулярных связей молекулы в таких кристаллах могут легко отрываться от поверхности. Поэтому многие вещества с молекулярной решёткой летучи даже при комнатной температуре (например, йод, нафталин, "сухой лёд" — твёрдый $CO_2$). Это характерное свойство.

3) электропроводность

Для проведения электрического тока необходимо наличие свободных носителей заряда — ионов или электронов. В узлах молекулярной решётки находятся электрически нейтральные молекулы, в которых электроны прочно связаны. Свободных ионов или электронов в таких кристаллах нет. Поэтому вещества с молекулярной решёткой, как правило, являются диэлектриками (не проводят электрический ток) ни в твёрдом, ни в жидком состоянии. Электропроводность для них не характерна.

4) тугоплавкость

Тугоплавкость — это свойство веществ плавиться при очень высокой температуре. Она характерна для веществ с прочными связями в кристалле (атомные, ионные, металлические решётки), для разрыва которых требуется много энергии. Вещества с молекулярной решёткой, наоборот, обладают низкими температурами плавления, так как межмолекулярные силы слабы. Следовательно, тугоплавкость для них не характерна.

5) легкоплавкость

Легкоплавкость — это свойство веществ плавиться при низких температурах. Так как для разрушения молекулярной кристаллической решётки нужно преодолеть лишь слабые межмолекулярные силы, на это требуется небольшое количество энергии. Поэтому вещества с молекулярной решёткой имеют низкие температуры плавления и кипения. Это является одним из их самых характерных свойств.

Таким образом, для веществ с молекулярной кристаллической решёткой характерны летучесть и легкоплавкость.

Ответ: 2, 5.

10. Установите соответствие между веществом и типом химической связи в этом веществе.

ВЕЩЕСТВО

А) вольфрам

Б) бромид натрия

В) углекислый газ

ТИП ХИМИЧЕСКОЙ СВЯЗИ

1) ионная

2) ковалентная полярная

3) ковалентная неполярная

4) металлическая

Для того чтобы установить соответствие, необходимо проанализировать состав каждого вещества и определить тип химической связи между атомами.

А) вольфрам

Вольфрам ($W$) является простым веществом, металлом. Для металлов и их сплавов характерен металлический тип химической связи. Он возникает за счёт того, что атомы металла отдают свои валентные электроны в общее пользование, образуя так называемый «электронный газ», который связывает положительно заряженные ионы металлов в единую кристаллическую решётку.
Таким образом, в вольфраме присутствует металлическая связь. Это соответствует варианту 4.

Ответ: 4

Б) бромид натрия

Бромид натрия ($NaBr$) — это сложное вещество, состоящее из атомов типичного металла (натрий, $Na$) и типичного неметалла (бром, $Br$). Связь между атомами металла и неметалла, как правило, ионная. Это обусловлено большой разницей в их электроотрицательности. Атом натрия легко отдает электрон, превращаясь в катион $Na^+$, а атом брома принимает электрон, становясь анионом $Br^-$. Между образовавшимися разноименно заряженными ионами возникает электростатическое притяжение, которое и представляет собой ионную связь.
Следовательно, в бромиде натрия связь ионная. Это соответствует варианту 1.

Ответ: 1

В) углекислый газ

Углекислый газ (диоксид углерода, $CO_2$) — это вещество, молекула которого образована атомами двух разных неметаллов: углерода ($C$) и кислорода ($O$). Связь между атомами разных неметаллов является ковалентной полярной. Она образуется за счет формирования общих электронных пар. Поскольку электроотрицательность кислорода выше, чем у углерода, общие электронные пары смещаются к атомам кислорода, создавая на них частичный отрицательный заряд ($ \delta- $), а на атоме углерода — частичный положительный заряд ($ \delta+ $).
Таким образом, в молекуле углекислого газа связь является ковалентной полярной. Это соответствует варианту 2.

Ответ: 2

11. Напишите формулы водородных соединений химических элементов шестой группы главной подгруппы (А-группы). Определите тип химической связи в этих соединениях. Как и почему при увеличении порядкового номера элемента в группе изменяется полярность связи $H-\text{Э}$?

Напишите формулы водородных соединений химических элементов шестой группы главной подгруппы (А-группы).

Элементы шестой группы главной подгруппы (VIА-группы или 16-й группы) — это кислород (O), сера (S), селен (Se), теллур (Te) и полоний (Po). В своих летучих водородных соединениях они, как правило, проявляют валентность, равную $8 - N$, где $N$ — номер группы. Для VIА-группы валентность равна $8 - 6 = 2$. Таким образом, общая формула их водородных соединений — $H_2Э$.
Формулы соединений:
$H_2O$ — вода (оксид водорода)
$H_2S$ — сероводород (сульфид водорода)
$H_2Se$ — селеноводород (селенид водорода)
$H_2Te$ — теллуроводород (теллурид водорода)
Ответ: $H_2O$, $H_2S$, $H_2Se$, $H_2Te$.

Определите тип химической связи в этих соединениях.

Химическая связь в молекулах $H_2Э$ образуется между атомами водорода и атомами элементов VIА-группы. Все эти элементы, включая водород, являются неметаллами. Связь между атомами разных неметаллов образуется за счет общих электронных пар. Поскольку электроотрицательность (ЭО) водорода отличается от электроотрицательности халькогенов, общая электронная пара смещается к более электроотрицательному атому. Такая связь называется ковалентной полярной.
Ответ: Тип химической связи в данных соединениях — ковалентная полярная.

Как и почему при увеличении порядкового номера элемента в группе изменяется полярность связи Н—Э?

Полярность химической связи определяется разностью электроотрицательностей ($ΔЭО$) атомов, образующих эту связь. Чем больше $ΔЭО$, тем более полярной является связь. В периодической системе при движении по группе сверху вниз (с увеличением порядкового номера элемента) электроотрицательность атомов уменьшается. Это связано с увеличением атомного радиуса и усилением экранирующего эффекта внутренних электронных слоев.
Рассмотрим ряд водородных соединений $H_2O — H_2S — H_2Se — H_2Te$. Электроотрицательность центрального атома уменьшается в ряду $O > S > Se > Te$.
Сравним разность электроотрицательностей для связи $H–Э$, зная, что ЭО водорода примерно равна 2.2:
$ΔЭО(H–O) ≈ 3.44 - 2.20 = 1.24$
$ΔЭО(H–S) ≈ 2.58 - 2.20 = 0.38$
$ΔЭО(H–Se) ≈ 2.55 - 2.20 = 0.35$
$ΔЭО(H–Te) ≈ |2.10 - 2.20| = 0.10$
Как видно из значений, разность электроотрицательностей, а следовательно, и полярность связи $H–Э$, закономерно уменьшается с ростом порядкового номера элемента в группе.
Ответ: При увеличении порядкового номера элемента в группе его электроотрицательность уменьшается. Это приводит к уменьшению разности электроотрицательностей между ним и атомом водорода, вследствие чего полярность связи $H–Э$ уменьшается.

12. Определите тип химической связи в веществах, формулы которых: $Br_2$, $H_2Se$, $BaO$. Составьте схемы образования химических связей в этих веществах.

Br₂

Тип химической связи в молекуле брома $Br_2$ — ковалентная неполярная. Эта связь образуется между двумя атомами одного и того же химического элемента-неметалла (брома). Электроотрицательность атомов одинакова, поэтому разность электроотрицательностей равна нулю ($\DeltaЭО = 0$). В результате образуется общая электронная пара, которая не смещается ни к одному из атомов.

Схема образования связи:
Атом брома ($Br$) находится в VIIA группе периодической системы и имеет 7 валентных электронов. Для завершения внешнего электронного слоя до октета (8 электронов) каждому атому брома не хватает одного электрона. Два атома брома образуют одну общую электронную пару, которая в равной степени принадлежит обоим атомам.
Схема с использованием электронных точек (структура Льюиса):
$:\ddot{Br}\cdot \; + \; \cdot\ddot{Br}: \; \rightarrow \; :\ddot{Br}:\ddot{Br}:$
Структурная формула: $Br - Br$

Ответ: ковалентная неполярная связь.

H₂Se

Тип химической связи в молекуле селеноводорода $H_2Se$ — ковалентная полярная. Эта связь образуется между атомами разных неметаллов — водорода ($H$) и селена ($Se$). Эти атомы имеют разную электроотрицательность (ЭО(Se) ≈ 2,55; ЭО(H) ≈ 2,20). Разность электроотрицательностей не равна нулю ($\DeltaЭО \neq 0$), поэтому общие электронные пары смещены в сторону более электроотрицательного атома — селена.

Схема образования связи:
Атом селена ($Se$) находится в VIA группе и имеет 6 валентных электронов. Ему не хватает 2 электронов до завершения внешнего слоя. Атом водорода ($H$) находится в IA группе и имеет 1 валентный электрон, ему не хватает 1 электрона для завершения слоя (до дуплета). Атом селена образует две общие электронные пары с двумя атомами водорода.
Схема с использованием электронных точек:
$H\cdot \; + \; \cdot\ddot{Se}\cdot \; + \; \cdot H \; \rightarrow \; H:\ddot{Se}:H$
Структурная формула: $H - Se - H$

Ответ: ковалентная полярная связь.

BaO

Тип химической связи в оксиде бария $BaO$ — ионная. Эта связь образуется между атомом типичного металла — бария ($Ba$) — и атомом типичного неметалла — кислорода ($O$). Разность их электроотрицательностей очень велика (ЭО(Ba) ≈ 0,89; ЭО(O) ≈ 3,44; $\DeltaЭО \approx 2,55$). Происходит практически полный переход электронов от атома металла к атому неметалла с образованием ионов.

Схема образования связи:
Атом бария ($Ba$), находящийся во IIA группе, имеет 2 валентных электрона. Он легко отдает их, превращаясь в положительно заряженный ион (катион) $Ba^{2+}$.
$Ba^0 - 2e^- \rightarrow Ba^{2+}$
Атом кислорода ($O$), находящийся в VIA группе, имеет 6 валентных электронов. Он принимает 2 электрона для завершения внешнего слоя до октета, превращаясь в отрицательно заряженный ион (анион) $O^{2-}$.
$O^0 + 2e^- \rightarrow O^{2-}$
Возникшие разноименно заряженные ионы притягиваются друг к другу за счет электростатических сил, образуя ионное соединение:
$Ba: \; + \; \cdot\ddot{O}\cdot \; \rightarrow \; [Ba]^{2+}[:\ddot{O}:]^{2-}$

Ответ: ионная связь.

1. Высшая и низшая степени окисления хлора соответственно равны

1) $+7$ и $0$

2) $+7$ и $-1$

3) $+3$ и $-5$

4) $-1$ и $+7$

Решение
Чтобы определить высшую и низшую степени окисления элемента, нужно знать его положение в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.

Хлор ($Cl$) находится в 17-й группе (старая классификация — VIIA группа) и 3-м периоде. Как и все галогены (кроме фтора), хлор проявляет переменные степени окисления.

Высшая (положительная) степень окисления для элементов главных подгрупп, как правило, численно равна номеру группы. Хлор находится в 7-й группе, поэтому его высшая степень окисления равна $+7$. Примером соединения, где хлор имеет такую степень окисления, является хлорная кислота ($H\overset{+7}{Cl}O_4$) или оксид хлора(VII) ($\overset{+7}{Cl}_2O_7$).

Низшая (отрицательная) степень окисления для неметаллов вычисляется по формуле: Номер группы − 8. Для хлора это будет $7 - 8 = -1$. Эта степень окисления соответствует количеству электронов, которое атому необходимо принять для завершения внешнего электронного слоя до восьми электронов (октет). Примерами соединений являются хлориды, например, хлороводород ($H\overset{-1}{Cl}$) или хлорид натрия ($Na\overset{-1}{Cl}$).

Таким образом, высшая и низшая степени окисления хлора составляют $+7$ и $-1$ соответственно.

Рассмотрим предложенные варианты:
1) $+7$ и $0$ — Неверно. $0$ — это степень окисления хлора в простом веществе ($Cl_2$), но это не низшая степень окисления.
2) $+7$ и $-1$ — Верно. Высшая $+7$, низшая $-1$.
3) $+3$ и $-5$ — Неверно. $+3$ является одной из промежуточных степеней окисления, а $-5$ для хлора не характерна.
4) $-1$ и $+7$ — Неверно. Значения верные, но нарушен порядок, указанный в условии задачи ("высшая и низшая ... соответственно").

Следовательно, правильный ответ находится под номером 2.

Ответ: 2) $+7$ и $-1$

2. Выберите формулу вещества, в котором фосфор проявляет степень окисления +5.

1) $P_4$

2) $PH_3$

3) $P_2O_5$

4) $PCl_3$

Чтобы определить, в каком из предложенных веществ фосфор проявляет степень окисления +5, необходимо рассчитать степень окисления фосфора в каждом соединении.

Степень окисления – это условный заряд атома в соединении, вычисленный в предположении, что все связи имеют ионный характер. При расчетах будем использовать следующие правила:

• Сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле равна нулю.
• Степень окисления любого элемента в простом веществе равна нулю.
• Степень окисления кислорода в большинстве соединений (в частности, в оксидах) равна -2.
• Степень окисления водорода в соединениях с неметаллами равна +1.
• Степень окисления галогенов (например, хлора) в соединениях с менее электроотрицательными элементами, как правило, равна -1.

Проанализируем каждое вещество:

1) P₄

P₄ (белый фосфор) — это простое вещество. Согласно правилу, степень окисления элемента в простом веществе равна 0.

2) PH₃

PH₃ (фосфин) — это соединение фосфора с водородом. Степень окисления водорода равна +1. Обозначим степень окисления фосфора через $x$. Так как молекула электронейтральна, сумма степеней окисления равна нулю:
$x + 3 \cdot (+1) = 0$
$x + 3 = 0$
$x = -3$
Следовательно, степень окисления фосфора в PH₃ равна -3.

3) P₂O₅

P₂O₅ (оксид фосфора(V)) — это оксид. Степень окисления кислорода равна -2. Обозначим степень окисления фосфора через $x$:
$2 \cdot x + 5 \cdot (-2) = 0$
$2x - 10 = 0$
$2x = 10$
$x = +5$
Следовательно, степень окисления фосфора в P₂O₅ равна +5. Этот вариант соответствует условию задачи.

4) PCl₃

PCl₃ (хлорид фосфора(III)) — это соединение фосфора с хлором. Хлор более электроотрицателен, чем фосфор, поэтому его степень окисления равна -1. Обозначим степень окисления фосфора через $x$:
$x + 3 \cdot (-1) = 0$
$x - 3 = 0$
$x = +3$
Следовательно, степень окисления фосфора в PCl₃ равна +3.

Таким образом, единственное вещество из списка, в котором фосфор имеет степень окисления +5, это P₂O₅.

Ответ: 3