Страница 144 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

12. Установите соответствие между названием вещества и формулой этого вещества.

НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА

А) серная кислота

Б) нитрат калия

В) оксид азота(II)

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА

1) $KNO_2$

2) $NO$

3) $H_2SO_4$

4) $KNO_3$

5) $NO_2$

А) серная кислота

Серная кислота — это кислородсодержащая кислота. Её химическая формула отражает наличие двух атомов водорода, одного атома серы и четырех атомов кислорода. Кислотный остаток серной кислоты — сульфат-ион, имеющий заряд 2- ($SO_4^{2-}$). Для образования нейтральной молекулы кислоты требуется два иона водорода ($H^+$). Таким образом, формула серной кислоты — $H_2SO_4$. В предложенном списке эта формула находится под номером 3.

Ответ: 3

Б) нитрат калия

Нитрат калия, также известный как калиевая селитра, является солью, образованной катионом металла калия ($K^+$) и анионом азотной кислоты — нитрат-ионом ($NO_3^-$). Ион калия имеет заряд +1, а нитрат-ион имеет заряд -1. Для образования электронейтральной формульной единицы требуется один ион калия и один нитрат-ион. Следовательно, формула нитрата калия — $KNO_3$. Эта формула соответствует варианту 4.

Ответ: 4

В) оксид азота(II)

Оксид азота(II) — это бинарное соединение азота и кислорода. Римская цифра (II) в названии указывает на степень окисления азота, которая равна +2. В оксидах кислород обычно имеет степень окисления -2. Поскольку сумма степеней окисления в нейтральной молекуле равна нулю, на один атом азота со степенью окисления +2 должен приходиться один атом кислорода со степенью окисления -2. Таким образом, формула оксида азота(II) — $NO$. Эта формула представлена под номером 2.

Ответ: 2

13. Навеску серы сожгли в кислороде. Продукт реакции растворили в воде. Полученный раствор окрасил метилоранж в красный цвет. Напишите соответствующие эксперименту уравнения реакций.

$S + O_2 \rightarrow SO_2$

$SO_2 + H_2O \rightarrow H_2SO_3$

Решение

В задаче описана последовательность химических превращений. Проанализируем каждый этап эксперимента и запишем соответствующее уравнение реакции.

1. Сжигание серы в кислороде. Сера ($S$) — это простое вещество. При её сжигании в кислороде ($O_2$) происходит реакция окисления, в результате которой образуется оксид серы(IV) или сернистый газ ($SO_2$).

Уравнение реакции горения серы:

$S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2$

2. Растворение продукта реакции в воде. Полученный сернистый газ ($SO_2$) является кислотным оксидом. При взаимодействии с водой ($H_2O$) он образует соответствующую кислоту — сернистую кислоту ($H_2SO_3$).

Уравнение реакции растворения оксида серы(IV) в воде:

$SO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2SO_3$

3. Действие полученного раствора на индикатор. Условие о том, что "полученный раствор окрасил метилоранж в красный цвет", является качественным подтверждением того, что в растворе образовалась кислота. Метиловый оранжевый (метилоранж) — это кислотно-основный индикатор, который приобретает красную окраску в сильнокислой среде. Кислая среда создается за счет диссоциации сернистой кислоты в воде с образованием ионов водорода ($H^+$).

Таким образом, описанному эксперименту соответствуют два уравнения химических реакций.

Ответ:

$S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2$

$SO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2SO_3$

14. Жидкие отходы лабораторных работ, содержащие серную кислоту, нейтрализуют щёлочью, например гидроксидом натрия. Определите массу гидроксида натрия, необходимого для нейтрализации отходов, содержащих 0,1 моль серной кислоты.

Дано:

Количество вещества серной кислоты $n(H_2SO_4) = 0,1 \text{ моль}$

Найти:

Массу гидроксида натрия $m(NaOH)$ - ?

Решение:

Для решения задачи необходимо составить уравнение реакции нейтрализации серной кислоты гидроксидом натрия. В результате реакции образуются соль (сульфат натрия) и вода.

Сбалансированное химическое уравнение выглядит следующим образом:

$H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$

Из уравнения видно, что на 1 моль серной кислоты ($H_2SO_4$) приходится 2 моль гидроксида натрия ($NaOH$). Следовательно, их количества веществ соотносятся как 1:2.

$\frac{n(H_2SO_4)}{1} = \frac{n(NaOH)}{2}$

Найдем количество вещества гидроксида натрия, необходимое для полной нейтрализации 0,1 моль серной кислоты:

$n(NaOH) = 2 \times n(H_2SO_4) = 2 \times 0,1 \text{ моль} = 0,2 \text{ моль}$

Далее определим молярную массу гидроксида натрия ($NaOH$). Она равна сумме атомных масс элементов, входящих в его состав:

$M(NaOH) = M(Na) + M(O) + M(H) = 23 \text{ г/моль} + 16 \text{ г/моль} + 1 \text{ г/моль} = 40 \text{ г/моль}$

Теперь можно рассчитать массу гидроксида натрия, используя формулу, связывающую массу, количество вещества и молярную массу:

$m = n \times M$

$m(NaOH) = n(NaOH) \times M(NaOH) = 0,2 \text{ моль} \times 40 \text{ г/моль} = 8 \text{ г}$

Ответ: масса гидроксида натрия, необходимого для нейтрализации отходов, составляет 8 г.

1. Верным является утверждение о том, что воздух

1) содержит водород, кислород, азот

2) многокомпонентная смесь

3) не содержит углекислого газа

4) содержит около 21 % азота

Решение

Чтобы определить верное утверждение, проанализируем каждое из предложенных утверждений о составе и свойствах воздуха.

1) содержит водород, кислород, азот
Воздух действительно содержит азот (около 78%) и кислород (около 21%). Водород также присутствует в атмосфере, но его содержание ничтожно мало (около 0,00005%), поэтому он считается следовым газом. Упоминание водорода в одном ряду с основными компонентами делает это утверждение неточным.

2) многокомпонентная смесь
Это утверждение является абсолютно верным. Воздух — это механическая смесь большого числа газов. Основные компоненты: азот ($N_2$), кислород ($O_2$), аргон ($Ar$). Также в состав входят углекислый газ ($CO_2$), неон ($Ne$), гелий ($He$), метан ($CH_4$), криптон ($Kr$) и другие газы, а также водяной пар. Таким образом, воздух по своей природе является многокомпонентной смесью.

3) не содержит углекислого газа
Это утверждение ложно. Углекислый газ ($CO_2$) является постоянной и важной составляющей воздуха, его среднее содержание в атмосфере составляет около 0,04%.

4) содержит около 21 % азота
Это утверждение ложно. Содержание азота в воздухе составляет около 78%. Доля кислорода составляет примерно 21%.

Сравнивая все варианты, наиболее полным и точным является утверждение о том, что воздух — это многокомпонентная смесь.

Ответ: 2.

2. Водород, как и кислород

1) образует аллотропные модификации

2) не обнаружен в земной коре

3) содержится в составе всех оксидов

4) образует двухатомные молекулы

Для нахождения верного ответа проанализируем каждое утверждение по отдельности, проверяя его справедливость для водорода и кислорода.

1) образует аллотропные модификации

Это утверждение верно для кислорода, который существует в виде двух аллотропных модификаций: кислорода ($O_2$) и озона ($O_3$). Однако для водорода это утверждение неверно. В стандартных условиях водород существует только в виде двухатомных молекул $H_2$. Хотя существуют его ядерные спиновые изомеры (орто- и параводород), они не считаются аллотропными модификациями в классическом смысле. Следовательно, это не общее свойство для обоих элементов.

2) не обнаружен в земной коре

Данное утверждение является ложным для обоих элементов. Кислород — самый распространенный элемент в земной коре (его массовая доля составляет около 47%), он входит в состав воды, силикатов, оксидов и других минералов. Водород также широко распространен, в основном в виде воды ($H_2O$), и составляет около 1% от массы земной коры.

3) содержится в составе всех оксидов

По определению, оксид — это химическое соединение элемента с кислородом, следовательно, кислород содержится во всех оксидах. Однако водород входит в состав лишь некоторых из них (например, пероксид водорода, $H_2O_2$). Большинство оксидов, такие как диоксид кремния ($SiO_2$) или оксид железа(III) ($Fe_2O_3$), не содержат водорода. Таким образом, это утверждение не является общим.

4) образует двухатомные молекулы

Это утверждение верно для обоих элементов. В стандартных условиях и водород, и кислород существуют в виде простых веществ, молекулы которых состоят из двух атомов. Химическая формула простого вещества водорода — $H_2$, а кислорода — $O_2$. Это является их общим свойством.

Таким образом, единственное утверждение, которое справедливо как для водорода, так и для кислорода, находится под номером 4.

Ответ: 4

3. «Лишним» является оксид, формула которого

1) $Ag_2O$

2) $CO_2$

3) $SO_3$

4) $P_2O_5$

Для того чтобы определить «лишний» оксид в предложенном списке, необходимо классифицировать каждый из них по их химическим свойствам. Оксиды делятся на основные, кислотные, амфотерные и несолеобразующие. Классификация основывается на том, какой элемент (металл или неметалл) образует оксид и на его способности реагировать с кислотами и основаниями.

Решение

Рассмотрим каждый оксид из списка:

1) $Ag_2O$ (оксид серебра(I)): Образован металлом — серебром. Оксиды металлов, как правило, являются основными. $Ag_2O$ проявляет основные свойства, реагируя с кислотами.

2) $CO_2$ (оксид углерода(IV)): Образован неметаллом — углеродом. Оксиды неметаллов обычно являются кислотными. $CO_2$ — это типичный кислотный оксид.

3) $SO_3$ (оксид серы(VI)): Образован неметаллом — серой. Является ангидридом серной кислоты и проявляет ярко выраженные кислотные свойства.

4) $P_2O_5$ (оксид фосфора(V)): Образован неметаллом — фосфором. Также является ангидридом кислоты (фосфорной) и относится к кислотным оксидам.

Сравнив все четыре оксида, мы видим, что $CO_2$, $SO_3$ и $P_2O_5$ образуют группу кислотных оксидов, так как они все образованы неметаллами. Оксид $Ag_2O$, напротив, является основным оксидом, так как образован металлом. Именно по этому признаку (природа элемента и кислотно-основные свойства) он отличается от остальных.

Ответ: 1) $Ag_2O$.

4. Наибольшая массовая доля кислорода в оксиде, формула которого

1) $H_2O$

2) $Li_2O$

3) $Cu_2O$

4) $Na_2O$

Чтобы найти оксид с наибольшей массовой долей кислорода, нужно рассчитать эту долю для каждого из предложенных вариантов.

Массовая доля элемента ($ω$) в веществе вычисляется по формуле:

$ω(Элемент) = \frac{n \cdot Ar(Элемент)}{Mr(Вещество)} \cdot 100\%$

где $n$ — количество атомов элемента в формуле, $Ar$ — относительная атомная масса элемента, а $Mr$ — относительная молекулярная масса вещества.

Примем следующие округленные значения относительных атомных масс:

• $Ar(H) = 1$
• $Ar(O) = 16$
• $Ar(Li) = 7$
• $Ar(Cu) \approx 63,5$
• $Ar(Na) = 23$

Теперь рассчитаем массовую долю кислорода для каждого оксида.

1) H₂O

Относительная молекулярная масса воды ($H_2O$):

$Mr(H_2O) = 2 \cdot Ar(H) + Ar(O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18$

Массовая доля кислорода:

$ω(O) = \frac{Ar(O)}{Mr(H_2O)} = \frac{16}{18} \approx 0,889$ или $88,9\%$

2) Li₂O

Относительная молекулярная масса оксида лития ($Li_2O$):

$Mr(Li_2O) = 2 \cdot Ar(Li) + Ar(O) = 2 \cdot 7 + 16 = 14 + 16 = 30$

Массовая доля кислорода:

$ω(O) = \frac{Ar(O)}{Mr(Li_2O)} = \frac{16}{30} \approx 0,533$ или $53,3\%$

3) Cu₂O

Относительная молекулярная масса оксида меди(I) ($Cu_2O$):

$Mr(Cu_2O) = 2 \cdot Ar(Cu) + Ar(O) = 2 \cdot 63,5 + 16 = 127 + 16 = 143$

Массовая доля кислорода:

$ω(O) = \frac{Ar(O)}{Mr(Cu_2O)} = \frac{16}{143} \approx 0,112$ или $11,2\%$

4) Na₂O

Относительная молекулярная масса оксида натрия ($Na_2O$):

$Mr(Na_2O) = 2 \cdot Ar(Na) + Ar(O) = 2 \cdot 23 + 16 = 46 + 16 = 62$

Массовая доля кислорода:

$ω(O) = \frac{Ar(O)}{Mr(Na_2O)} = \frac{16}{62} \approx 0,258$ или $25,8\%$

Сравним полученные результаты:

$88,9\% (H_2O) > 53,3\% (Li_2O) > 25,8\% (Na_2O) > 11,2\% (Cu_2O)$

Таким образом, наибольшая массовая доля кислорода содержится в воде ($H_2O$).

Альтернативное рассуждение:

Все представленные оксиды имеют общую формулу $Э_2O$. Массовая доля кислорода в них определяется соотношением $ω(O) = \frac{Ar(O)}{2 \cdot Ar(Э) + Ar(O)}$. Чтобы значение этой дроби было максимальным, её знаменатель должен быть минимальным. Так как атомная масса кислорода $Ar(O)$ является постоянной величиной, знаменатель будет наименьшим в том случае, если атомная масса элемента $Э$ будет наименьшей. Сравнив атомные массы элементов ($Ar(H) = 1$, $Ar(Li) = 7$, $Ar(Cu) = 63,5$, $Ar(Na) = 23$), приходим к выводу, что наименьшей атомной массой обладает водород. Следовательно, в оксиде водорода ($H_2O$) будет наибольшая массовая доля кислорода.

Ответ: 1) H₂O.