Страница 154 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

4. Выберите формулу гидроксида, разлагающегося при нагревании.

1) $H_2SiO_3$

2) $Ca(OH)_2$

3) $NaOH$

4) $CuSO_4$

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать термическую устойчивость каждого из предложенных соединений. Гидроксидами называют соединения, содержащие одну или несколько гидроксогрупп (–OH). К ним относятся основания, амфотерные гидроксиды и кислородсодержащие кислоты.

Общее правило термической устойчивости гидроксидов гласит, что гидроксиды щелочных металлов (например, $NaOH$, $KOH$) являются термически устойчивыми и плавятся без разложения. Почти все остальные гидроксиды (нерастворимые основания, амфотерные гидроксиды, гидроксиды щелочноземельных металлов и многие кислородсодержащие кислоты) при нагревании разлагаются на соответствующий оксид и воду.

Рассмотрим каждый вариант детально.

1) H₂SiO₃
Кремниевая кислота ($H_2SiO_3$) — это слабая, нерастворимая в воде кислота, которая по своей структуре является гидроксидом. Она термически неустойчива и при нагревании легко разлагается на оксид кремния(IV) и воду. Эта реакция является одним из ключевых свойств кремниевой кислоты.
$H_2SiO_3 \xrightarrow{t} SiO_2 + H_2O$

2) Ca(OH)₂
Гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) — основание, гидроксид щелочноземельного металла. Он также разлагается при нагревании, но для этого требуется достаточно высокая температура (около 580 °C).
$Ca(OH)_2 \xrightarrow{t} CaO + H_2O$

3) NaOH
Гидроксид натрия ($NaOH$) — гидроксид щелочного металла, или щелочь. Он термически очень устойчив, плавится при температуре 323 °C и кипит при 1388 °C без разложения.

4) CuSO₄
Сульфат меди(II) ($CuSO_4$) является солью, а не гидроксидом, поэтому этот вариант не соответствует классу веществ, указанному в вопросе.

Таким образом, из предложенных вариантов разложению при нагревании подвергаются $H_2SiO_3$ и $Ca(OH)_2$. Однако кремниевая кислота является классическим примером термически неустойчивого гидроксида, разлагающегося уже при сравнительно небольшом нагревании. В рамках типичных заданий по химии именно она выбирается как пример гидроксида, разлагающегося при нагревании, в противовес устойчивым щелочам.

Ответ: 1

5. Разбавленная серная кислота взаимодействует с веществом, формула которого

1) $P_2O_5$

2) $KNO_3$

3) $Cu$

4) $BaCl_2$

Решение

Разбавленная серная кислота ($H_2SO_4$) — это сильная кислота, которая вступает в реакции, характерные для этого класса соединений. Проанализируем взаимодействие серной кислоты с каждым из предложенных веществ, чтобы определить, в каком случае реакция будет протекать.

1) $P_2O_5$

Оксид фосфора(V) ($P_2O_5$) является кислотным оксидом. Кислотные оксиды не реагируют с кислотами. Они взаимодействуют с водой, щелочами и основными оксидами. Следовательно, реакция между разбавленной серной кислотой и оксидом фосфора(V) не происходит.

2) $KNO_3$

Нитрат калия ($KNO_3$) — это соль сильного основания ($KOH$) и сильной кислоты ($HNO_3$). Реакция ионного обмена между кислотой и солью протекает, если образуется осадок, газ или слабый электролит (например, слабая кислота или вода). При взаимодействии серной кислоты и нитрата калия в разбавленном растворе не образуется ни один из таких продуктов, так как все ионы остаются в растворе. $H_2SO_4 + 2KNO_3 \rightleftharpoons K_2SO_4 + 2HNO_3$ Реакция является обратимой и практически не протекает.

3) $Cu$

Медь ($Cu$) в электрохимическом ряду напряжений металлов стоит после водорода. Это означает, что медь является недостаточно активным металлом, чтобы вытеснять водород из растворов кислот-неокислителей, к которым относится разбавленная серная кислота. $H_2SO_4 \text{(разб.)} + Cu \rightarrow \text{реакция не идет}$ (Стоит отметить, что с концентрированной серной кислотой, которая является сильным окислителем, медь реагирует).

4) $BaCl_2$

Хлорид бария ($BaCl_2$) является растворимой солью. При его взаимодействии с серной кислотой протекает реакция ионного обмена. В результате реакции образуется сульфат бария ($BaSO_4$) — вещество, нерастворимое в воде, которое выпадает в виде белого плотного осадка. Образование осадка является признаком и движущей силой этой реакции. Уравнение реакции: $H_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HCl$ Сокращенное ионное уравнение: $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow$ Эта реакция протекает.

Таким образом, единственное вещество из списка, с которым взаимодействует разбавленная серная кислота, — это хлорид бария.

Ответ: 4

6. Выберите формулу основания, которое нельзя получить взаимодействием соответствующего металла с водой.

1) $LiOH$

2) $Ca(OH)_2$

3) $Fe(OH)_2$

4) $CsOH$

Решение:

Чтобы определить, какое основание нельзя получить взаимодействием соответствующего металла с водой, необходимо проанализировать химическую активность каждого металла по отношению к воде, используя ряд активности металлов.

Общий принцип взаимодействия металлов с водой следующий:
- Активные металлы (щелочные и щелочноземельные, стоящие в ряду активности до магния) реагируют с водой при обычных условиях, образуя растворимое основание (щёлочь) и водород.
- Металлы средней активности (от магния до водорода в ряду активности) реагируют с водой только при нагревании (с водяным паром), образуя оксид металла и водород, а не гидроксид.
- Неактивные металлы (стоящие после водорода) с водой не реагируют.

Рассмотрим каждый из предложенных вариантов:

1) LiOH
Литий ($Li$) является щелочным металлом. Он активно взаимодействует с водой при комнатной температуре, в результате чего образуется гидроксид лития ($LiOH$) и выделяется водород.
Уравнение реакции: $2\text{Li} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{LiOH} + \text{H}_2\uparrow$.
Следовательно, $LiOH$ можно получить этим способом.

2) Ca(OH)₂
Кальций ($Ca$) — щелочноземельный металл, достаточно активный для реакции с водой при обычных условиях. В результате реакции образуется гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) и водород.
Уравнение реакции: $\text{Ca} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2 + \text{H}_2\uparrow$.
Следовательно, $Ca(OH)_2$ можно получить этим способом.

3) Fe(OH)₂
Железо ($Fe$) — металл средней активности. Оно не реагирует с холодной водой. При взаимодействии с водяным паром при высокой температуре железо образует оксид, а не гидроксид.
Уравнение реакции с паром: $3\text{Fe} + 4\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{t^\circ} \text{Fe}_3\text{O}_4 + 4\text{H}_2\uparrow$.
Гидроксид железа(II) получают косвенными методами, например, реакцией обмена между растворимой солью железа(II) и щёлочью: $\text{FeSO}_4 + 2\text{NaOH} \rightarrow \text{Fe(OH)}_2\downarrow + \text{Na}_2\text{SO}_4$.
Таким образом, получить $Fe(OH)_2$ прямой реакцией железа с водой невозможно.

4) CsOH
Цезий ($Cs$) — один из самых активных щелочных металлов. Он реагирует с водой чрезвычайно бурно (со взрывом), образуя гидроксид цезия ($CsOH$) и водород.
Уравнение реакции: $2\text{Cs} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{CsOH} + \text{H}_2\uparrow$.
Следовательно, $CsOH$ можно получить этим способом.

Ответ: 3) Fe(OH)₂

7. Реакция обмена возможна между веществами, формулы кото-

рых:

1) $Ca(NO_3)_2$ и $KCl$

2) $ZnCl_2$ и $KOH$

3) $MgO$ и $SO_3$

4) $Na$ и $H_2O$

Решение

Реакция обмена — это химическая реакция между двумя сложными веществами (например, солями, кислотами, основаниями), в ходе которой они обмениваются своими составными частями. Для того чтобы реакция обмена в растворе была возможной и протекала до конца, необходимо выполнение одного из следующих условий: образование осадка (нерастворимого вещества), выделение газа или образование малодиссоциирующего вещества, такого как вода.

Проанализируем каждую пару веществ:

1) Ca(NO₃)₂ и KCl

При взаимодействии нитрата кальция ($Ca(NO_3)_2$) и хлорида калия ($KCl$), которые являются растворимыми солями, могла бы произойти следующая реакция: $Ca(NO_3)_2 + 2KCl \rightarrow CaCl_2 + 2KNO_3$. Однако, продукты этой реакции — хлорид кальция ($CaCl_2$) и нитрат калия ($KNO_3$) — также хорошо растворимы в воде. Поскольку ни одно из условий протекания реакции обмена не выполняется (нет ни осадка, ни газа, ни воды), данная реакция не идёт.

Ответ: реакция обмена невозможна.

2) ZnCl₂ и KOH

Хлорид цинка ($ZnCl_2$) — это растворимая соль, а гидроксид калия ($KOH$) — сильное растворимое основание (щёлочь). Реакция обмена между ними выглядит так: $ZnCl_2 + 2KOH \rightarrow Zn(OH)_2 \downarrow + 2KCl$. В результате этой реакции образуется гидроксид цинка ($Zn(OH)_2$), который является нерастворимым веществом и выпадает в виде осадка. Образование осадка является достаточным условием для протекания реакции обмена.

Ответ: реакция обмена возможна.

3) MgO и SO₃

Оксид магния ($MgO$) является основным оксидом, а оксид серы(VI) ($SO_3$) — кислотным. Реакция между ними — это реакция соединения, при которой из двух оксидов образуется соль: $MgO + SO_3 \rightarrow MgSO_4$. Этот тип реакции не является реакцией обмена.

Ответ: это реакция соединения, а не обмена.

4) Na и H₂O

Взаимодействие натрия ($Na$), простого вещества (щелочной металл), с водой ($H_2O$) является реакцией замещения. Активный металл натрий вытесняет водород из воды с образованием щёлочи и газообразного водорода: $2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2 \uparrow$. Это не реакция обмена.

Ответ: это реакция замещения, а не обмена.

Таким образом, единственная пара веществ, между которыми возможна реакция обмена, — это хлорид цинка и гидроксид калия, указанные в пункте 2.

Ответ: 2

8. В генетическом ряду $Fe \rightarrow X \rightarrow FeSO_4$ веществом $X$ является

1) гидроксид меди(II)

2) оксид железа(II)

3) оксид железа(II)

4) серная кислота

Решение

Рассмотрим предложенную цепочку химических превращений (генетический ряд):

$Fe \rightarrow X \rightarrow FeSO_4$

Нам необходимо определить, каким веществом является промежуточное соединение X.

1. Анализ исходных веществ и продуктов.

Начальное вещество – железо ($Fe$), простое вещество, металл. Конечное вещество – сульфат железа(II) ($FeSO_4$), соль, в которой железо имеет степень окисления +2.

2. Определение природы вещества X.

Поскольку вещество X получается из железа, оно должно быть соединением железа. Это позволяет сразу исключить варианты, не содержащие железо:

• 1) гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$) – соединение меди.
• 4) серная кислота ($H_2SO_4$) – не содержит железа.

Таким образом, вещество X может быть либо оксидом железа(II), либо оксидом железа(III).

3. Анализ оставшихся вариантов.

Вариант 2: оксид железа(II) ($FeO$)

Проверим, возможна ли такая цепочка превращений:

Первый этап: $Fe \rightarrow FeO$. Железо может быть окислено до оксида железа(II), например, при нагревании с недостатком кислорода:

$2Fe + O_2 \xrightarrow{t} 2FeO$

Второй этап: $FeO \rightarrow FeSO_4$. Оксид железа(II) является основным оксидом и реагирует с кислотами с образованием соли и воды. При реакции с серной кислотой образуется сульфат железа(II):

$FeO + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2O$

В этой реакции степень окисления железа (+2) не изменяется. Эта цепочка превращений химически корректна.

Вариант 3: оксид железа(III) ($Fe_2O_3$)

Проверим эту возможность:

Первый этап: $Fe \rightarrow Fe_2O_3$. Железо легко окисляется до оксида железа(III) при горении на воздухе:

$4Fe + 3O_2 \xrightarrow{t} 2Fe_2O_3$

Второй этап: $Fe_2O_3 \rightarrow FeSO_4$. Оксид железа(III) – амфотерный оксид с преобладанием основных свойств. При реакции с серной кислотой он образует сульфат железа(III), а не (II), так как реакция не является окислительно-восстановительной и степень окисления железа (+3) сохраняется:

$Fe_2O_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 3H_2O$

Полученный продукт – сульфат железа(III) ($Fe_2(SO_4)_3$), что не соответствует конечному продукту в условии задачи ($FeSO_4$).

4. Вывод.

Единственным веществом из предложенных вариантов, которое логично вписывается в данную генетическую цепочку, является оксид железа(II).

Ответ: 2

9. В одну стадию нельзя осуществить превращение

1) $S \rightarrow SO_2$

2) $SO_2 \rightarrow CaSO_4$

3) $SO_2 \rightarrow SO_3$

4) $Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4$

1) $S \rightarrow SO_2$
Данное превращение представляет собой реакцию горения серы в кислороде. Это реакция прямого синтеза оксида серы(IV) из простых веществ. Реакция протекает в одну стадию при поджигании серы. Уравнение реакции:
$S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2$
Ответ: Превращение можно осуществить в одну стадию.

2) $SO_2 \rightarrow CaSO_4$
Это превращение требует не только введения в состав вещества иона кальция, но и изменения степени окисления серы с $+4$ (в $SO_2$) до $+6$ (в $CaSO_4$). Оксид серы(IV) $SO_2$ является кислотным оксидом, которому соответствует сернистая кислота $H_2SO_3$. Сульфат кальция $CaSO_4$ — это соль серной кислоты $H_2SO_4$. Таким образом, для осуществления данного превращения необходимо провести окисление серы и затем реакцию с соединением кальция. Обычно это делают в две стадии:
Стадия 1: Окисление оксида серы(IV) до оксида серы(VI).
$2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$
Стадия 2: Реакция оксида серы(VI) с оксидом или гидроксидом кальция.
$SO_3 + CaO \rightarrow CaSO_4$
Прямое взаимодействие $SO_2$ с соединениями кальция (например, $Ca(OH)_2$) приводит к образованию сульфита кальция $CaSO_3$, а не сульфата:
$SO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaSO_3 \downarrow + H_2O$
Для получения сульфата потребовалась бы дополнительная стадия окисления сульфита. Следовательно, осуществить данное превращение в одну простую стадию невозможно.
Ответ: Превращение нельзя осуществить в одну стадию.

3) $SO_2 \rightarrow SO_3$
Это превращение является реакцией окисления оксида серы(IV) до оксида серы(VI). Данная реакция является ключевой стадией в производстве серной кислоты (контактный способ) и проводится в одну стадию в присутствии катализатора (например, $V_2O_5$) при повышенной температуре.
Уравнение реакции:
$2SO_2 + O_2 \xrightarrow{V_2O_5, t} 2SO_3$
Ответ: Превращение можно осуществить в одну стадию.

4) $Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4$
Данное превращение осуществляется в одну стадию с помощью реакции ионного обмена. Сульфат натрия $Na_2SO_4$ — растворимая соль. При добавлении к его раствору раствора любой растворимой соли бария (например, хлорида бария $BaCl_2$ или нитрата бария $Ba(NO_3)_2$) мгновенно выпадает белый осадок нерастворимого сульфата бария $BaSO_4$.
Уравнение реакции:
$Na_2SO_4(р-р) + BaCl_2(р-р) \rightarrow BaSO_4(т)\downarrow + 2NaCl(р-р)$
Ответ: Превращение можно осуществить в одну стадию.

10. Верны ли утверждения о правилах безопасной работы в химической лаборатории и с препаратами бытовой химии?

А. При нагревании жидкости необходимо закрыть пробирку пробкой.

Б. При работе с препаратами бытовой химии, содержащими щёлочь, необходимо использовать резиновые перчатки.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Рассмотрим оба утверждения, чтобы определить их правильность с точки зрения техники безопасности.

А. При нагревании жидкости необходимо закрыть пробирку пробкой.

Данное утверждение является неверным. Нагревание жидкости в герметично закрытом сосуде, каким является пробирка с пробкой, крайне опасно. При повышении температуры жидкость начинает испаряться, и образующийся пар создает внутри пробирки высокое давление. Это может привести к тому, что пробка будет с силой выброшена из пробирки, или, что еще опаснее, пробирка может взорваться. Осколки стекла и горячая, возможно, едкая жидкость могут нанести серьезные травмы. Согласно правилам техники безопасности, нагревание проводят в открытой пробирке, направляя ее отверстие в сторону от себя и других людей.

Ответ: утверждение неверно.

Б. При работе с препаратами бытовой химии, содержащими щёлочь, необходимо использовать резиновые перчатки.

Данное утверждение является верным. Щёлочи, входящие в состав многих средств бытовой химии (например, для чистки труб или духовок), являются едкими и коррозионно-активными веществами. При контакте с кожей они вызывают сильные химические ожоги, разрушая ткани. Для защиты рук от контакта с такими агрессивными веществами необходимо использовать средства индивидуальной защиты, в частности, плотные резиновые перчатки.

Ответ: утверждение верно.

Таким образом, утверждение А неверно, а утверждение Б верно. Следовательно, правильный вариант ответа — «верно только Б».

Ответ: 2

11. Качественный состав хлорида аммония $NH_4Cl$ можно установить с помощью реактивов, формулы которых:

1) $HCl$

2) $KNO_3$

3) $AgNO_3$

4) $NaOH$

5) $CuO$

Чтобы установить качественный состав хлорида аммония ($NH_4Cl$), необходимо доказать наличие в его составе иона аммония ($NH_4^+$) и хлорид-иона ($Cl^-$). Для этого используются специфические качественные реакции.

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

Для обнаружения иона аммония к раствору соли добавляют раствор сильной щелочи, например, гидроксида натрия ($NaOH$), и смесь осторожно нагревают. В результате реакции выделяется газообразный аммиак ($NH_3$), который можно обнаружить по характерному резкому запаху или по посинению влажной красной лакмусовой бумажки, поднесенной к отверстию пробирки.

Уравнение реакции:

$NH_4Cl + NaOH \xrightarrow{t} NH_3 \uparrow + NaCl + H_2O$

Таким образом, для обнаружения иона $NH_4^+$ подходит реактив под номером 4) $NaOH$.

2. Качественная реакция на хлорид-ион ($Cl^-$)

Качественной реакцией на хлорид-ион является взаимодействие с раствором нитрата серебра ($AgNO_3$). В результате реакции образуется белый творожистый осадок хлорида серебра ($AgCl$), нерастворимый в кислотах.

Уравнение реакции:

$NH_4Cl + AgNO_3 \rightarrow AgCl \downarrow + NH_4NO_3$

Следовательно, для обнаружения иона $Cl^-$ подходит реактив под номером 3) $AgNO_3$.

Проанализируем остальные варианты:

• 1) $HCl$ (соляная кислота) не будет реагировать с хлоридом аммония.
• 2) $KNO_3$ (нитрат калия) не будет вступать в реакцию ионного обмена, так как все возможные продукты растворимы.
• 5) $CuO$ (оксид меди(II)) является нерастворимым оксидом и не используется в качестве реактива для качественного анализа ионов в растворе в данных условиях.

Таким образом, для установления качественного состава хлорида аммония необходимы реактивы: нитрат серебра ($AgNO_3$) и гидроксид натрия ($NaOH$).

Ответ: 3), 4).

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

НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА

А) гидроксид натрия

Б) карбонат натрия

В) оксид углерода(IV)

ФОРМУЛА РЕАГЕНТА

1) $ \text{HCl} $

2) $ \text{Fe} $

3) $ \text{S} $

4) $ \text{NaOH} $

5) $ \text{KCl} $

А) гидроксид натрия

Гидроксид натрия ($NaOH$) — это сильное основание (щёлочь). Он может вступать в реакцию с кислотами (например, $HCl$), кислотными оксидами и некоторыми неметаллами. Из предложенных вариантов гидроксид натрия может реагировать с соляной кислотой ($HCl$, вариант 1) и с серой ($S$, вариант 3). Чтобы сделать однозначный выбор, необходимо проанализировать реакции для других веществ. Как будет показано в пункте Б, соляная кислота является единственным возможным реагентом для карбоната натрия. Следовательно, для гидроксида натрия остается вариант 3. Реакция серы с водным раствором щёлочи при нагревании является реакцией диспропорционирования:
$6NaOH + 3S \xrightarrow{t} 2Na_2S + Na_2SO_3 + 3H_2O$
Таким образом, гидроксиду натрия соответствует реагент сера.

Ответ: 3

Б) карбонат натрия

Карбонат натрия ($Na_2CO_3$) — это соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой. Такие соли вступают в реакцию ионного обмена с более сильными кислотами. Из всего списка реагентов только соляная кислота ($HCl$, вариант 1) является сильной кислотой и может вытеснить угольную кислоту из её соли. Реакция сопровождается характерным признаком — выделением углекислого газа:
$Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2\uparrow$
С другими веществами из предложенного списка ($Fe$, $S$, $NaOH$, $KCl$) карбонат натрия в обычных условиях не взаимодействует. Таким образом, это единственный правильный выбор.

Ответ: 1

В) оксид углерода(IV)

Оксид углерода(IV) ($CO_2$), известный также как углекислый газ, является типичным кислотным оксидом. Основным химическим свойством кислотных оксидов является их способность реагировать с основаниями (щелочами) с образованием соли и воды. Из списка предложенных реагентов основанием является гидроксид натрия ($NaOH$, вариант 4).
Уравнение реакции: $CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$
Эта реакция является классическим примером взаимодействия между кислотным оксидом и щёлочью.

Ответ: 4