Страница 148 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

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

$4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

$P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$

Решение

В ходе эксперимента, описанного в задаче, протекают две последовательные химические реакции.

1. Сначала происходит сжигание фосфора ($P$) в кислороде ($O_2$). При горении в избытке кислорода образуется высший оксид фосфора — оксид фосфора(V) ($P_2O_5$). Уравнение этой реакции:
$4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

2. Затем продукт реакции, оксид фосфора(V), растворяют в воде ($H_2O$). Являясь кислотным оксидом, он взаимодействует с водой, образуя ортофосфорную кислоту ($H_3PO_4$):
$P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$

Образование в растворе ортофосфорной кислоты создает кислую среду. Индикатор лакмус в кислой среде меняет свой цвет на красный, что и подтверждает результат эксперимента.

Ответ:
$4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$
$P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$

14. Металл хром широко используется для хромирования изделий и является компонентом многих сплавов. Его можно получить восстановлением из оксида хрома($\text{III}$) с помощью водорода. Какая масса хрома образуется из 2 моль оксида хрома($\text{III}$)?

Дано:

Количество вещества оксида хрома(III) $n(\text{Cr}_2\text{O}_3) = 2$ моль.

Найти:

Массу хрома $m(\text{Cr})$.

Решение:

1. Сначала составим и уравняем химическое уравнение реакции восстановления оксида хрома(III) водородом. Оксид хрома(III) имеет формулу $\text{Cr}_2\text{O}_3$, водород — $\text{H}_2$, хром — $\text{Cr}$, и в качестве побочного продукта образуется вода — $\text{H}_2\text{O}$.

Уравнение реакции:

$\text{Cr}_2\text{O}_3 + 3\text{H}_2 \rightarrow 2\text{Cr} + 3\text{H}_2\text{O}$

2. Из уравнения реакции видно, что стехиометрическое соотношение между оксидом хрома(III) и хромом составляет 1:2. Это означает, что из 1 моль $\text{Cr}_2\text{O}_3$ образуется 2 моль $\text{Cr}$.

Используя это соотношение, найдем количество вещества хрома, которое образуется из 2 моль оксида хрома(III):

$\frac{n(\text{Cr}_2\text{O}_3)}{1} = \frac{n(\text{Cr})}{2}$

$n(\text{Cr}) = 2 \cdot n(\text{Cr}_2\text{O}_3) = 2 \cdot 2 \text{ моль} = 4 \text{ моль}$

3. Теперь, зная количество вещества хрома, мы можем рассчитать его массу. Для этого нам понадобится молярная масса хрома ($M(\text{Cr})$), которую можно найти в периодической таблице химических элементов Д.И. Менделеева.

Атомная масса хрома составляет примерно 52 а.е.м., следовательно, молярная масса равна:

$M(\text{Cr}) = 52$ г/моль

4. Масса вещества рассчитывается по формуле:

$m = n \cdot M$

Подставим наши значения:

$m(\text{Cr}) = n(\text{Cr}) \cdot M(\text{Cr}) = 4 \text{ моль} \cdot 52 \text{ г/моль} = 208$ г

Ответ: из 2 моль оксида хрома(III) образуется 208 г хрома.

1. Верным является утверждение о том, что воздух

1) содержит $78 \, \%$ кислорода

2) это газообразное вещество

3) это смесь газов, содержащая два основных компонента: азот и кислород

4) всегда имеет постоянный состав

Для того чтобы определить, какое из утверждений о воздухе является верным, необходимо проанализировать каждое из них на соответствие научным фактам.

1) содержит 78 % кислорода

Это утверждение неверно. Основным компонентом атмосферного воздуха является азот ($N_2$), его объёмная доля составляет приблизительно 78%. Кислород ($O_2$) является вторым по распространённости компонентом, и его доля составляет около 21%.

2) это газообразное вещество

Это утверждение не является полностью точным с химической точки зрения. Воздух находится в газообразном агрегатном состоянии, однако он является не чистым веществом, а смесью газов. В химии под "веществом" чаще понимают индивидуальное химическое соединение или простой элемент с постоянным составом и свойствами, чего нельзя сказать о воздухе.

3) это смесь газов, содержащая два основных компонента: азот и кислород

Это утверждение абсолютно верно. Воздух представляет собой гомогенную (однородную) смесь различных газов. Главными составляющими этой смеси являются азот (около 78%) и кислород (около 21%). На долю всех остальных газов, таких как аргон, углекислый газ, неон и другие, приходится всего около 1%.

4) всегда имеет постоянный состав

Это утверждение неверно. Поскольку воздух является смесью, его состав не является строго постоянным. Он может изменяться в зависимости от различных факторов: высоты над уровнем моря, географического положения, времени суток, наличия промышленных предприятий и т. д. Например, концентрация водяного пара и углекислого газа в воздухе может значительно варьироваться.

Таким образом, единственным верным утверждением из предложенных является третье.

Ответ: 3

2. Водород, как и кислород

1) отсутствует в составе органических веществ

2) не образует минералов в земной коре

3) входит в состав воды

4) содержится в составе всех кислот

Рассмотрим предложенные варианты ответов, чтобы определить общее свойство для водорода и кислорода.

1) отсутствует в составе органических веществ

Это утверждение неверно. Органические вещества — это класс соединений, в которые входит углерод. Подавляющее большинство органических веществ содержат водород (например, углеводороды, такие как метан $CH_4$). Кислород также входит в состав многих важнейших классов органических соединений, таких как спирты, углеводы (например, глюкоза $C_6H_{12}O_6$), белки и жиры. Таким образом, и водород, и кислород являются ключевыми элементами в органической химии.

2) не образует минералов в земной коре

Это утверждение неверно. Кислород — самый распространенный элемент в земной коре (около 47% по массе), он является основной частью большинства минералов (силикатов, оксидов, карбонатов). Водород также входит в состав многих минералов, например, в виде гидроксильной группы (OH) в таких минералах, как слюды и глины, или в виде кристаллизационной воды (например, в гипсе $CaSO_4 \cdot 2H_2O$).

3) входит в состав воды

Это утверждение верно. Химическая формула воды — $H_2O$. Она показывает, что молекула воды состоит из двух атомов водорода (H) и одного атома кислорода (O). Следовательно, и водород, и кислород являются составными частями воды.

4) содержится в составе всех кислот

Это утверждение неверно. Согласно классическому определению, все кислоты содержат водород, который способен замещаться на атом металла. Однако не все кислоты содержат кислород. Существует класс бескислородных кислот, например, соляная кислота ($HCl$), плавиковая кислота ($HF$), сероводородная кислота ($H_2S$). Таким образом, это свойство характерно только для водорода, но не для кислорода.

Исходя из анализа, единственное общее свойство для водорода и кислорода из предложенных — это их вхождение в состав воды.

Ответ: 3

3. «Лишним» является оксид, формула которого

1) $CO_2$

2) $N_2O_3$

3) $ZnO$

4) $P_2O_5$

Решение

Для того чтобы определить, какой оксид является «лишним» в данном ряду, необходимо классифицировать каждое вещество по его кислотно-основным свойствам.

1) $CO_2$

Оксид углерода(IV) — это оксид, образованный неметаллом (углеродом). Такие оксиды, как правило, являются кислотными. $CO_2$ реагирует с водой с образованием угольной кислоты ($H_2CO_3$) и со щелочами с образованием солей — карбонатов. Следовательно, $CO_2$ является кислотным оксидом.

2) $N_2O_3$

Оксид азота(III) — это оксид, образованный неметаллом (азотом). Ему соответствует азотистая кислота ($HNO_2$), поэтому он также относится к кислотным оксидам. Он реагирует со щелочами, образуя соли — нитриты.

3) $ZnO$

Оксид цинка — это оксид металла. Он проявляет амфотерные свойства, то есть способен реагировать как с кислотами, так и с основаниями.
Реакция с кислотой: $ZnO + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2O$.
Реакция со щелочью: $ZnO + 2NaOH + H_2O \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4]$.
Таким образом, $ZnO$ является амфотерным оксидом.

4) $P_2O_5$

Оксид фосфора(V) — оксид, образованный неметаллом (фосфором). Это ангидрид фосфорной кислоты ($H_3PO_4$) и типичный представитель кислотных оксидов.

Сравнивая свойства всех оксидов, можно заключить, что $CO_2$, $N_2O_3$ и $P_2O_5$ являются кислотными оксидами, в то время как $ZnO$ — амфотерный. По этому признаку $ZnO$ является «лишним» в данном списке.

Ответ: 3) $ZnO$.

4. Наименьшая массовая доля кислорода в оксиде, формула которого

1) $H_2O$

2) $Li_2O$

3) $Cu_2O$

4) $Na_2O$

Дано:

Ряд оксидов: 1) $H_2O$, 2) $Li_2O$, 3) $Cu_2O$, 4) $Na_2O$.

Относительные атомные массы (округленные): $Ar(H)=1$, $Ar(Li)=7$, $Ar(Cu)=64$, $Ar(Na)=23$, $Ar(O)=16$.

Найти:

Оксид с наименьшей массовой долей кислорода.

Решение:

Массовая доля кислорода ($ω(O)$) в оксиде вычисляется по формуле:

$ω(O) = \frac{n \cdot Ar(O)}{Mr(\text{оксида})}$

где $n$ — число атомов кислорода в формуле, $Ar(O)$ — относительная атомная масса кислорода, а $Mr(\text{оксида})$ — относительная молекулярная масса оксида. Для того чтобы найти наименьшую долю, необходимо рассчитать ее для каждого соединения.

1) H₂O

Относительная молекулярная масса воды: $Mr(H_2O) = 2 \cdot Ar(H) + Ar(O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18$.

Массовая доля кислорода: $ω(O) = \frac{16}{18} \approx 0,889$.

2) Li₂O

Относительная молекулярная масса оксида лития: $Mr(Li_2O) = 2 \cdot Ar(Li) + Ar(O) = 2 \cdot 7 + 16 = 30$.

Массовая доля кислорода: $ω(O) = \frac{16}{30} \approx 0,533$.

3) Cu₂O

Относительная молекулярная масса оксида меди(I): $Mr(Cu_2O) = 2 \cdot Ar(Cu) + Ar(O) = 2 \cdot 64 + 16 = 144$.

Массовая доля кислорода: $ω(O) = \frac{16}{144} = \frac{1}{9} \approx 0,111$.

4) Na₂O

Относительная молекулярная масса оксида натрия: $Mr(Na_2O) = 2 \cdot Ar(Na) + Ar(O) = 2 \cdot 23 + 16 = 62$.

Массовая доля кислорода: $ω(O) = \frac{16}{62} \approx 0,258$.

Сравнивая полученные значения массовых долей, получаем ряд:

$0,111 (Cu_2O) < 0,258 (Na_2O) < 0,533 (Li_2O) < 0,889 (H_2O)$.

Наименьшая массовая доля кислорода содержится в оксиде меди(I) $Cu_2O$. Это также можно было определить без расчетов: для оксидов с одинаковым числом атомов кислорода (здесь $n=1$), массовая доля кислорода будет тем меньше, чем больше общая молекулярная масса оксида. Молекулярная масса оксида будет наибольшей у того элемента, который имеет наибольшую атомную массу. Из представленных элементов ($H, Li, Cu, Na$) медь ($Cu$) имеет наибольшую атомную массу.

Ответ: 3) Cu₂O.

5. Нерастворимыми основаниями являются оба вещества, формулы которых:

1) $Mg(OH)_2$, $H_2SiO_3$

2) $Fe(OH)_2$, $Ni(OH)_2$

3) $LiOH$, $KOH$

4) $BaSO_4$, $Cu(OH)_2$

Решение

Для того чтобы ответить на вопрос, необходимо проанализировать каждую пару веществ. Условие задачи — оба вещества должны быть нерастворимыми основаниями. Основания — это гидроксиды металлов. Их растворимость определяется по таблице растворимости солей, кислот и оснований в воде.

1) $Mg(OH)_2, H_2SiO_3$

Гидроксид магния ($Mg(OH)_2$) является основанием. Согласно таблице растворимости, он нерастворим в воде. Кремниевая кислота ($H_2SiO_3$) является кислотой, а не основанием. Следовательно, эта пара не подходит, так как одно из веществ не является основанием.

2) $Fe(OH)_2, Ni(OH)_2$

Гидроксид железа(II) ($Fe(OH)_2$) является основанием. По таблице растворимости он нерастворим в воде. Гидроксид никеля(II) ($Ni(OH)_2$) также является основанием и также нерастворим в воде. Оба вещества являются нерастворимыми основаниями, поэтому этот вариант удовлетворяет условию задачи.

3) $LiOH, KOH$

Гидроксид лития ($LiOH$) и гидроксид калия ($KOH$) — это гидроксиды щелочных металлов. Они являются сильными основаниями (щелочами) и хорошо растворимы в воде. Следовательно, эта пара не подходит, так как оба основания растворимы.

4) $BaSO_4, Cu(OH)_2$

Сульфат бария ($BaSO_4$) — это соль, а не основание. Гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$) является нерастворимым основанием. Следовательно, эта пара не подходит, так как одно из веществ не является основанием.

Таким образом, единственная пара, в которой оба вещества являются нерастворимыми основаниями, — это $Fe(OH)_2$ и $Ni(OH)_2$.

Ответ: 2

6. Выберите формулу кислоты, соли которой называются фосфатами.

1) $P_2O_5$

2) $H_3P$

3) $H_3PO_4$

4) $H_4P_2O_7$

Решение

В вопросе требуется указать формулу кислоты, соли которой называются фосфатами. Для этого необходимо рассмотреть каждый из предложенных вариантов и определить, какому классу соединений он принадлежит и как называются соли соответствующей кислоты.

1) $P_2O_5$ — это оксид фосфора(V), высший оксид фосфора. Он является кислотным оксидом (ангидридом фосфорной кислоты), но не кислотой. Следовательно, этот вариант не подходит.

2) $H_3PO_3$ — это фосфористая кислота. Соли этой кислоты называются фосфитами (содержат кислотный остаток $HPO_3^{2-}$ или $PO_3^{3-}$). Таким образом, этот вариант не является правильным.

3) $H_3PO_4$ — это ортофосфорная кислота, которую чаще всего называют просто фосфорной кислотой. Именно её соли носят название фосфаты. Они содержат кислотный остаток, фосфат-ион $PO_4^{3-}$. Например, фосфат калия $K_3PO_4$ или фосфат кальция $Ca_3(PO_4)_2$. Этот вариант является правильным.

4) $H_4P_2O_7$ — это пирофосфорная кислота (или дифосфорная кислота). Её соли называются пирофосфатами или дифосфатами (содержат кислотный остаток $P_2O_7^{4-}$). Этот вариант также является неверным.

Ответ: 3) $H_3PO_4$.