Страница 151 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

8. В генетическом ряду $Cu \rightarrow X \rightarrow CuCl_2$ веществом Х является

1) гидроксид меди(II)

2) оксид меди(II)

3) оксид меди(I)

4) сульфат меди(II)

В представленной цепочке химических превращений $Cu \rightarrow X \rightarrow CuCl_2$ необходимо определить вещество X, которое связывает металлическую медь с ее солью, хлоридом меди(II).

Решение:

Для определения вещества X необходимо проанализировать каждый из предложенных вариантов, проверив возможность осуществления двух последовательных химических реакций:

1. $Cu \rightarrow X$ (Получение вещества X из меди)
2. $X \rightarrow CuCl_2$ (Получение хлорида меди(II) из вещества X)

Рассмотрим каждый вариант:

1) гидроксид меди(II)

Химическая формула $Cu(OH)_2$. Получить гидроксид меди(II) напрямую из металлической меди в одну стадию затруднительно, поскольку медь – малоактивный металл и не реагирует с водой. Обычно $Cu(OH)_2$ получают реакцией обмена между растворимой солью меди и щелочью. Таким образом, первый этап $Cu \rightarrow Cu(OH)_2$ маловероятен. Этот вариант не подходит.

2) оксид меди(II)

Химическая формула $CuO$. Этот вариант полностью соответствует условиям генетического ряда:

• Первый этап: медь при нагревании на воздухе легко окисляется до оксида меди(II). Уравнение реакции: $2Cu + O_2 \xrightarrow{t} 2CuO$.
• Второй этап: оксид меди(II) является основным оксидом и реагирует с кислотами. При его реакции с соляной кислотой образуется хлорид меди(II) и вода. Уравнение реакции: $CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O$.

3) оксид меди(I)

Химическая формула $Cu_2O$. В этом соединении медь имеет степень окисления +1. При реакции оксида меди(I) с соляной кислотой образуется хлорид меди(I) ($CuCl$), а не хлорид меди(II) ($CuCl_2$), где степень окисления меди +2. Реакция: $Cu_2O + 2HCl \rightarrow 2CuCl + H_2O$. Следовательно, этот вариант не подходит.

4) сульфат меди(II)

Химическая формула $CuSO_4$. Химически возможно осуществить такую цепочку. Например: $Cu + 2H_2SO_{4(конц.)} \rightarrow CuSO_4 + SO_2 + 2H_2O$, а затем $CuSO_4 + BaCl_2 \rightarrow CuCl_2 + BaSO_4\downarrow$. Однако, последовательность "металл → оксид → соль" является более классическим и фундаментальным примером генетического ряда, чем "металл → соль 1 → соль 2".

Исходя из анализа, наиболее подходящим веществом X является оксид меди(II).

Ответ: оксид меди(II).

9. В одну стадию можно осуществить превращение

1) $SiO_2 \to H_2SiO_3$

2) $Na_2SiO_3 \to H_2SiO_3$

3) $Si \to H_2SiO_3$

4) $H_2SiO_3 \to Si$

Проанализируем каждое из предложенных химических превращений, чтобы определить, можно ли его осуществить в одну стадию.

1) $SiO_2 \rightarrow H_2SiO_3$

Оксид кремния(IV) ($SiO_2$) — это кислотный оксид, но он не реагирует с водой напрямую из-за своей нерастворимости и прочной атомной кристаллической решётки. Чтобы получить кремниевую кислоту ($H_2SiO_3$), необходимо сначала перевести оксид в растворимую соль (силикат), а затем подействовать на неё кислотой. Это процесс, состоящий как минимум из двух стадий. Следовательно, данное превращение в одну стадию невозможно.

2) $Na_2SiO_3 \rightarrow H_2SiO_3$

Силикат натрия ($Na_2SiO_3$) — это соль слабой кремниевой кислоты. Более сильная кислота способна вытеснить более слабую из её соли. Кремниевая кислота очень слабая, поэтому при действии на раствор силиката натрия более сильной кислоты (например, соляной $HCl$ или даже угольной $H_2CO_3$, образующейся при пропускании $CO_2$ через раствор) она выпадает в осадок. Эта реакция протекает в одну стадию.

$Na_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow H_2SiO_3\downarrow + 2NaCl$

Это превращение можно осуществить в одну стадию.

3) $Si \rightarrow H_2SiO_3$

Прямое превращение кремния ($Si$) в кремниевую кислоту ($H_2SiO_3$) в одну стадию невозможно. Необходимо последовательно провести окисление кремния (например, до $SiO_2$) и затем получить кислоту из продукта окисления, что требует нескольких стадий.

4) $H_2SiO_3 \rightarrow Si$

Получение элементарного кремния ($Si$) из кремниевой кислоты ($H_2SiO_3$) — это восстановительный процесс, который также требует нескольких стадий. Сначала кислоту дегидратируют при нагревании до оксида кремния(IV), а затем оксид восстанавливают сильным восстановителем.

$H_2SiO_3 \xrightarrow{t} SiO_2 + H_2O$

$SiO_2 + 2Mg \xrightarrow{t} Si + 2MgO$

Это двухстадийный процесс.

Таким образом, единственным превращением, осуществимым в одну стадию, является реакция получения кремниевой кислоты из её соли — силиката натрия.

Ответ: 2

10. Верны ли утверждения о правилах безопасной работы в химической лаборатории?

А. В лаборатории запрещается пробовать вещества на вкус.

Б. При нагревании жидкостей в пробирке следует направлять её отверстие в сторону от себя и соседей.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Для ответа на вопрос необходимо проанализировать каждое из предложенных утверждений на соответствие правилам техники безопасности в химической лаборатории.

А. В лаборатории запрещается пробовать вещества на вкус.
Данное утверждение является абсолютно верным. Это одно из фундаментальных правил безопасности. Большинство химических реактивов в той или иной степени токсичны, ядовиты или едки. Проба вещества на вкус, даже в минимальном количестве, может привести к сильному отравлению, химическому ожогу ротовой полости и пищевода, а в некоторых случаях и к летальному исходу. Никогда нельзя пробовать химикаты на вкус.

Б. При нагревании жидкостей в пробирке следует направлять её отверстие в сторону от себя и соседей.
Это утверждение также является верным и критически важным для безопасной работы. Во время нагревания жидкость в пробирке может закипеть неравномерно, что приводит к внезапному и сильному выбросу (выталкиванию) содержимого. Если отверстие пробирки будет направлено на человека, горячая или агрессивная жидкость может попасть на кожу, одежду или в глаза, что вызовет серьёзные химические или термические ожоги. Поэтому пробирку при нагревании всегда держат под углом, направляя её отверстие в сторону от людей.

Оба утверждения, А и Б, описывают важные и обязательные к исполнению правила техники безопасности при работе в химической лаборатории. Следовательно, оба утверждения верны.
Ответ: 3

11. Качественный состав сульфата аммония $(\mathrm{NH}_4)_2\mathrm{SO}_4$ можно установить с помощью реактивов, формулы которых:

1) $\mathrm{H}_2\mathrm{O}$

2) $\mathrm{KOH}$

3) $\mathrm{H}_2$

4) $\mathrm{BaCl}_2$

5) $\mathrm{NaCl}$

Решение

Чтобы установить качественный состав сульфата аммония ($(NH_4)_2SO_4$), необходимо подтвердить наличие в его составе катионов аммония ($NH_4^+$) и сульфат-анионов ($SO_4^{2-}$) с помощью качественных реакций.

Качественная реакция на ион аммония ($NH_4^+$)

Катион аммония можно обнаружить с помощью раствора щелочи. При взаимодействии солей аммония со щелочами (например, $KOH$) при нагревании выделяется аммиак ($NH_3$) — бесцветный газ с характерным резким запахом. Наличие аммиака также можно определить по посинению влажной индикаторной бумажки.

Уравнение реакции: $(NH_4)_2SO_4 + 2KOH \xrightarrow{t} K_2SO_4 + 2NH_3 \uparrow + 2H_2O$.

Сокращенное ионное уравнение: $NH_4^+ + OH^- \xrightarrow{t} NH_3 \uparrow + H_2O$.

Из предложенных вариантов для обнаружения иона $NH_4^+$ подходит гидроксид калия ($KOH$), указанный под номером 2.

Качественная реакция на сульфат-ион ($SO_4^{2-}$)

Реактивом на сульфат-ион являются растворимые соли бария, например, хлорид бария ($BaCl_2$). При добавлении раствора соли бария к раствору, содержащему сульфат-ионы, выпадает белый кристаллический осадок сульфата бария ($BaSO_4$), который нерастворим в кислотах.

Уравнение реакции: $(NH_4)_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2NH_4Cl$.

Сокращенное ионное уравнение: $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow$.

Из предложенных вариантов для обнаружения иона $SO_4^{2-}$ подходит хлорид бария ($BaCl_2$), указанный под номером 4.

Другие предложенные вещества не подходят:

1) $H_2O$ (вода) – это растворитель, а не реагент для качественного определения ионов в данном случае.

3) $H_2$ (водород) – не реагирует с сульфатом аммония в обычных условиях.

5) $NaCl$ (хлорид натрия) – при смешении с раствором сульфата аммония не происходит видимых изменений, так как все возможные продукты реакции (хлорид аммония и сульфат натрия) хорошо растворимы в воде.

Следовательно, для полного качественного анализа сульфата аммония необходимы реактивы $KOH$ и $BaCl_2$.

Ответ: 2, 4.

12. Установите соответствие между названием вещества и формулой реагента, с которым это вещество может взаимодействовать.

НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА

ФОРМУЛА РЕАГЕНТА

А) хлорид меди(II)

1) $H_2SO_4$

Б) оксид серы(VI)

2) $Hg$

В) гидроксид кальция

3) $Mg$

4) $KCl$

5) $H_2O$

А) хлорид меди(II)

Хлорид меди(II) ($CuCl_2$) — это соль, образованная слабым основанием ($Cu(OH)_2$) и сильной кислотой ($HCl$). Для определения реагента, с которым он может взаимодействовать, рассмотрим его химические свойства. Соли могут реагировать с металлами, кислотами, щелочами и другими солями.
Из предложенных реагентов:
1) $H_2SO_4$ (серная кислота): реакция обмена $CuCl_2 + H_2SO_4 \leftrightarrow CuSO_4 + 2HCl$ является обратимой в водном растворе, так как не образуется осадка, газа или слабого электролита.
2) $Hg$ (ртуть): ртуть является менее активным металлом, чем медь (стоит правее в ряду активности металлов), поэтому не может вытеснить медь из её соли. Реакция не идёт.
3) $Mg$ (магний): магний — более активный металл, чем медь (стоит левее в ряду активности). Следовательно, магний вытесняет медь из раствора её соли в ходе реакции замещения: $CuCl_2 + Mg \rightarrow MgCl_2 + Cu$.
4) $KCl$ (хлорид калия): реакция не пойдет, так как оба вещества являются солями с одинаковым хлорид-анионом.
5) $H_2O$ (вода): хлорид меди(II) растворяется в воде, что является физическим процессом, а не химической реакцией с образованием новых веществ (гидролиз не считается полной реакцией).
Наиболее подходящим реагентом является магний.

Ответ: 3

Б) оксид серы(VI)

Оксид серы(VI) ($SO_3$) — это типичный кислотный оксид. Кислотные оксиды реагируют с водой, основаниями и основными оксидами.
Рассмотрим варианты:
1) $H_2SO_4$ (серная кислота): оксид серы(VI) является ангидридом серной кислоты. Он может растворяться в концентрированной $H_2SO_4$ с образованием олеума, но более фундаментальной является его реакция с водой.
2) $Hg$ (ртуть): с металлами, стоящими в ряду активности после водорода, кислотные оксиды обычно не реагируют.
3) $Mg$ (магний): с активными металлами реакция возможна при нагревании, но это не самая характерная реакция для $SO_3$ из предложенных.
4) $KCl$ (хлорид калия): кислотные оксиды не реагируют с солями (за исключением специфических реакций при сплавлении).
5) $H_2O$ (вода): это самая характерная реакция для кислотных оксидов. Оксид серы(VI) бурно реагирует с водой, образуя серную кислоту: $SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$.
Следовательно, оксид серы(VI) взаимодействует с водой.

Ответ: 5

В) гидроксид кальция

Гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$, известковая вода) — это сильное, но малорастворимое основание (щёлочь). Он проявляет все свойства оснований: реагирует с кислотами, кислотными оксидами и солями (если образуется осадок).
Проанализируем предложенные реагенты:
1) $H_2SO_4$ (серная кислота): гидроксид кальция вступает в реакцию нейтрализации с серной кислотой. Реакция идёт до конца, так как образуется нерастворимый в воде сульфат кальция (осадок): $Ca(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4\downarrow + 2H_2O$.
2) $Hg$ (ртуть): основания не реагируют с неактивными металлами.
3) $Mg$ (магний): основания не реагируют с активными металлами, такими как магний.
4) $KCl$ (хлорид калия): реакция обмена не происходит, так как все возможные продукты ($KOH$ и $CaCl_2$) растворимы в воде, и нет движущей силы для реакции.
5) $H_2O$ (вода): гидроксид кальция растворяется в воде, а не реагирует с ней.
Таким образом, гидроксид кальция реагирует с серной кислотой.

Ответ: 1

13. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения:

$FeO \rightarrow FeCl_2 \rightarrow Fe(OH)_2 \rightarrow FeSO_4 \rightarrow Fe$

Укажите названия веществ и тип каждой реакции.

1. FeO → FeCl₂

Для получения хлорида железа(II) из оксида железа(II) необходимо провести реакцию с соляной кислотой. Это реакция обмена между основным оксидом и кислотой, в результате которой образуются соль и вода.
Ответ: Уравнение реакции: $FeO + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2O$. Названия веществ: $FeO$ – оксид железа(II), $HCl$ – соляная (хлороводородная) кислота, $FeCl_2$ – хлорид железа(II), $H_2O$ – вода. Тип реакции: обмена.

2. FeCl₂ → Fe(OH)₂

Гидроксид железа(II) можно получить по реакции обмена, добавив к раствору хлорида железа(II) щелочь, например, гидроксид натрия. В результате реакции выпадает нерастворимый в воде осадок гидроксида железа(II).
Ответ: Уравнение реакции: $FeCl_2 + 2NaOH \rightarrow Fe(OH)_2\downarrow + 2NaCl$. Названия веществ: $FeCl_2$ – хлорид железа(II), $NaOH$ – гидроксид натрия, $Fe(OH)_2$ – гидроксид железа(II), $NaCl$ – хлорид натрия. Тип реакции: обмена.

3. Fe(OH)₂ → FeSO₄

Для получения сульфата железа(II) из гидроксида железа(II), который является нерастворимым основанием, нужно провести реакцию обмена (нейтрализации) с серной кислотой.
Ответ: Уравнение реакции: $Fe(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + 2H_2O$. Названия веществ: $Fe(OH)_2$ – гидроксид железа(II), $H_2SO_4$ – серная кислота, $FeSO_4$ – сульфат железа(II), $H_2O$ – вода. Тип реакции: обмена (нейтрализация).

4. FeSO₄ → Fe

Чтобы получить металлическое железо из раствора его соли, сульфата железа(II), можно использовать реакцию замещения с более активным металлом, который стоит в ряду активности левее железа, например, с цинком.
Ответ: Уравнение реакции: $FeSO_4 + Zn \rightarrow ZnSO_4 + Fe$. Названия веществ: $FeSO_4$ – сульфат железа(II), $Zn$ – цинк, $ZnSO_4$ – сульфат цинка, $Fe$ – железо. Тип реакции: замещения.