Страница 156 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

8. В генетическом ряду $N_2O_5 \rightarrow X \rightarrow KNO_3$ веществом $X$ является

1) хлорид калия

2) азотная кислота

3) азотистая кислота

4) азот

В данном задании представлен генетический ряд, который описывает последовательные химические превращения. Нам необходимо определить неизвестное вещество X в цепочке $N_2O_5 \rightarrow X \rightarrow KNO_3$.

Первый этап превращения — из оксида азота(V) ($N_2O_5$) получают вещество X. Оксид азота(V) является кислотным оксидом. Кислотным оксидам соответствуют кислоты. В данном случае оксиду азота(V), где азот имеет степень окисления +5, соответствует азотная кислота ($HNO_3$), в которой азот также имеет степень окисления +5. Типичной реакцией для кислотных оксидов является их взаимодействие с водой с образованием соответствующей кислоты.

Уравнение реакции: $N_2O_5 + H_2O \rightarrow 2HNO_3$.

Таким образом, наиболее вероятным веществом X является азотная кислота.

Второй этап превращения — из вещества X получают нитрат калия ($KNO_3$). Проверим наше предположение. Если X — это азотная кислота ($HNO_3$), то для получения соли, нитрата калия, кислоту можно нейтрализовать основанием (например, гидроксидом калия $KOH$) или провести реакцию с основным оксидом ($K_2O$) или самим металлом калием ($K$).

Пример реакции нейтрализации: $HNO_3 + KOH \rightarrow KNO_3 + H_2O$.

Эта реакция осуществима и подтверждает, что X является азотной кислотой. Вся цепочка превращений логична: кислотный оксид $\rightarrow$ кислота $\rightarrow$ соль.

Рассмотрение других вариантов:

• 1) хлорид калия ($KCl$) - не содержит азота.
• 3) азотистая кислота ($HNO_2$) - соответствует оксиду азота(III) ($N_2O_3$), а не $N_2O_5$.
• 4) азот ($N_2$) - получение из него $KNO_3$ требует нескольких стадий, что не укладывается в одно превращение в генетическом ряду.

Следовательно, вещество X — это азотная кислота.

Ответ: 2) азотная кислота.

9. В одну стадию можно осуществить превращение

1) $CuO \to Cu(OH)_2$

3) $CuCl_2 \to CuO$

2) $Cu \to CuCl_2$

4) $Cu \to Cu_3(PO_4)_2$

Проанализируем каждое предложенное превращение, чтобы определить, можно ли его осуществить в одну стадию.

1) $CuO \rightarrow Cu(OH)_2$. Оксид меди(II) ($CuO$) является основным оксидом, но он нерастворим в воде и не вступает с ней в реакцию с образованием гидроксида. Для осуществления этого превращения требуется как минимум две стадии: сначала реакция оксида с кислотой для получения соли, а затем реакция обмена между солью и щелочью для получения гидроксида. Например:
1. $CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O$
2. $CuCl_2 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$
Следовательно, это превращение не может быть осуществлено в одну стадию.

2) $Cu \rightarrow CuCl_2$. Данное превращение можно осуществить в одну стадию. Медь ($Cu$) реагирует непосредственно с хлором ($Cl_2$) при нагревании, образуя хлорид меди(II) ($CuCl_2$).
Уравнение реакции: $Cu + Cl_2 \xrightarrow{t} CuCl_2$.
Это одностадийный процесс.

3) $CuCl_2 \rightarrow CuO$. Получение оксида меди(II) ($CuO$) из его хлорида ($CuCl_2$) также требует нескольких стадий. Прямого способа нет. Необходимо сначала получить гидроксид меди(II) с помощью реакции со щелочью, а затем термически разложить его до оксида.
1. $CuCl_2 + 2KOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2KCl$
2. $Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO + H_2O$
Следовательно, это превращение не является одностадийным.

4) $Cu \rightarrow Cu_3(PO_4)_2$. Медь ($Cu$) является металлом, стоящим в ряду активности после водорода, и не реагирует с неокисляющими кислотами, такой как ортофосфорная кислота ($H_3PO_4$).
$Cu + H_3PO_4 \nrightarrow$
Чтобы получить фосфат меди(II), необходимо сначала перевести медь в ее растворимую соль (например, действием кислоты-окислителя), а затем провести реакцию обмена с растворимым фосфатом. Это требует минимум двух стадий.

Таким образом, единственное превращение из списка, которое можно осуществить в одну стадию, — это реакция меди с хлором с образованием хлорида меди(II).

Ответ: 2.

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

А. При определении запаха вещества пробирку с веществом надо поднести к носу и глубоко вдохнуть.

Б. При попадании раствора щёлочи на кожу рук следует промыть этот участок кожи водой и обработать разбавленным раствором борной кислоты.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Решение

Рассмотрим каждое утверждение по отдельности, чтобы определить его истинность.

А. При определении запаха вещества пробирку с веществом надо поднести к носу и глубоко вдохнуть.

Данное утверждение неверно. Это грубейшее нарушение правил техники безопасности при работе в химической лаборатории. Многие химические вещества и их пары ядовиты, едки или могут вызывать сильную аллергическую реакцию. Вдыхание концентрированных паров непосредственно из сосуда может привести к тяжёлому отравлению или химическому ожогу дыхательных путей. Правильный и безопасный способ определения запаха — держать сосуд на некотором расстоянии от лица (20-30 см) и ладонью руки делать лёгкие взмахи от отверстия сосуда в сторону носа, направляя поток воздуха с парами вещества.

Ответ: утверждение неверно.

Б. При попадании раствора щёлочи на кожу рук следует промыть этот участок кожи водой и обработать разбавленным раствором борной кислоты.

Данное утверждение верно. Это стандартная процедура оказания первой помощи при химическом ожоге щёлочью. Первым делом поражённый участок необходимо немедленно и обильно промыть проточной водой в течение 10-15 минут, чтобы смыть основную массу агрессивного вещества. После этого для нейтрализации оставшейся щёлочи кожу обрабатывают слабым раствором кислоты. Для этих целей хорошо подходит 2%-ный раствор борной кислоты ($H_3BO_3$) или 1-2%-ный раствор уксусной кислоты.

Ответ: утверждение верно.

Таким образом, утверждение А ложно, а утверждение Б истинно. Следовательно, правильным является вариант ответа, в котором указано, что верно только Б.

Ответ: 2

11. Качественный состав гидроксида бария $Ba(OH)_2$ можно установить с помощью реактивов, формулы которых:

1) $KCl$

2) фенолфталеин

3) $H_2O$

4) $Na_2SO_4$

5) $MgO$

Решение

Чтобы установить качественный состав гидроксида бария $Ba(OH)_2$, необходимо экспериментально подтвердить наличие в его составе катионов бария ($Ba^{2+}$) и гидроксид-анионов ($OH^−$).

1. Определение гидроксид-ионов ($OH^−$).
Гидроксид бария — это щёлочь, то есть растворимое в воде основание. В водном растворе он диссоциирует с образованием гидроксид-ионов, которые создают щелочную среду: $Ba(OH)_2 \rightleftharpoons Ba^{2+} + 2OH^−$ Щелочную среду можно обнаружить с помощью кислотно-основных индикаторов. Из предложенных вариантов подходит фенолфталеин (2). В щелочной среде (при pH > 8,2) он меняет свою окраску с бесцветной на малиновую, что и будет служить доказательством присутствия ионов $OH^−$.

2. Определение катионов бария ($Ba^{2+}$).
Качественной реакцией на ион бария является реакция с растворимыми сульфатами, в результате которой выпадает белый мелкокристаллический осадок сульфата бария ($BaSO_4$), нерастворимый в воде и кислотах. В качестве реагента, содержащего сульфат-ионы ($SO_4^{2−}$), из списка подходит сульфат натрия $Na_2SO_4$ (4). При его добавлении к раствору гидроксида бария будет наблюдаться образование белого осадка. Уравнение реакции в ионном виде: $Ba^{2+} + SO_4^{2−} \rightarrow BaSO_4\downarrow$

Остальные вещества из списка не подходят для определения качественного состава $Ba(OH)_2$:

• 1) KCl (хлорид калия) — не вступает в видимую реакцию с гидроксидом бария, так как все продукты реакции растворимы.
• 3) H₂O (вода) — является растворителем, а не реагентом для качественного анализа в данном контексте.
• 5) MgO (оксид магния) — основный оксид, не реагирует с основанием.

Таким образом, для полного установления качественного состава гидроксида бария необходимо использовать фенолфталеин и сульфат натрия.

Ответ: 2, 4.

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

НАЗВАНИЕ ВЕЩЕСТВА

А) оксид меди(II)

Б) серная кислота(разб.)

В) нитрат ртути(II)

ФОРМУЛА РЕАГЕНТА

1) $H_2O$

2) $Cu$

3) $Mg(OH)_2$

4) $HNO_3$

5) $AgCl$

Решение

Для установления соответствия необходимо проанализировать химические свойства каждого вещества из левого столбца и подобрать реагент из правого столбца, с которым возможна химическая реакция.

А) оксид меди(II)

Оксид меди(II) с формулой $CuO$ является основным оксидом. Основные оксиды взаимодействуют с кислотами. Проанализируем предложенные реагенты:
1) $H_2O$ (вода): $CuO$ — нерастворимый в воде оксид, с водой не реагирует.
2) $Cu$ (медь): оксид металла не реагирует с тем же металлом в обычных условиях.
3) $Mg(OH)_2$ (гидроксид магния): это основание, с основным оксидом $CuO$ не взаимодействует.
4) $HNO_3$ (азотная кислота): как основный оксид, $CuO$ реагирует с кислотой с образованием соли и воды. Уравнение реакции:
$CuO + 2HNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + H_2O$
5) $AgCl$ (хлорид серебра): это нерастворимая соль, реакция не протекает.
Следовательно, оксид меди(II) реагирует с азотной кислотой.

Ответ: 4

Б) серная кислота(разб.)

Серная кислота ($H_2SO_4$) — сильная кислота. Она вступает в реакции с основаниями, основными оксидами и металлами, стоящими в ряду активности до водорода. В условии указана разбавленная кислота.
1) $H_2O$ (вода): кислота хорошо растворяется в воде, но это процесс растворения и диссоциации, а не химическое взаимодействие с образованием новых веществ.
2) $Cu$ (медь): медь находится в ряду активности металлов после водорода, поэтому она не вытесняет водород из разбавленных кислот.
3) $Mg(OH)_2$ (гидроксид магния): это основание, которое вступает в реакцию нейтрализации с серной кислотой с образованием соли и воды. Уравнение реакции:
$H_2SO_4 + Mg(OH)_2 \rightarrow MgSO_4 + 2H_2O$
4) $HNO_3$ (азотная кислота): кислоты друг с другом не реагируют.
5) $AgCl$ (хлорид серебра): реакция обмена невозможна, так как все исходные и возможные продукты (кроме воды) находятся в разных агрегатных состояниях и не приводят к сдвигу равновесия.
Таким образом, серная кислота реагирует с гидроксидом магния.

Ответ: 3

В) нитрат ртути(II)

Нитрат ртути(II) ($Hg(NO_3)_2$) — это растворимая в воде соль. Соли могут реагировать с металлами, кислотами, щелочами и другими солями.
1) $H_2O$ (вода): соль растворяется в воде, также возможен гидролиз, но обычно в таких заданиях ищется более однозначная реакция.
2) $Cu$ (медь): медь — более активный металл, чем ртуть, поэтому она вытесняет ртуть из раствора ее соли в ходе реакции замещения. Уравнение реакции:
$Cu + Hg(NO_3)_2 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + Hg \downarrow$
3) $Mg(OH)_2$ (гидроксид магния): реакция возможна, так как образуется осадок оксида ртути(II) (гидроксид ртути(II) неустойчив), но этот реагент уже выбран для пункта Б.
4) $HNO_3$ (азотная кислота): реакция не идет, так как анионы одинаковы.
5) $AgCl$ (хлорид серебра): реакция обмена не идет, так как $AgCl$ нерастворим.
Следовательно, нитрат ртути(II) реагирует с медью.

Ответ: 2

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

$Ca \rightarrow Ca(OH)_2 \rightarrow Ca(NO_3)_2 \rightarrow CaCO_3 \rightarrow CaO$

Укажите названия веществ и тип каждой реакции.

Решение

Для осуществления данной цепочки превращений необходимо последовательно провести четыре химические реакции.

1. $Ca \rightarrow Ca(OH)_2$

Чтобы получить гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$, гашёная известь) из металлического кальция ($Ca$), необходимо провести его реакцию с водой ($H_2O$). Кальций — активный щелочноземельный металл, который бурно реагирует с водой с образованием соответствующего гидроксида и выделением водорода ($H_2$).
Уравнение реакции: $Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2 \uparrow$
Названия веществ: $Ca$ – кальций, $H_2O$ – вода, $Ca(OH)_2$ – гидроксид кальция, $H_2$ – водород.
Тип реакции: замещение (атомы простого вещества кальция замещают атомы водорода в сложном веществе воде).

Ответ: $Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2 \uparrow$ – реакция замещения.

2. $Ca(OH)_2 \rightarrow Ca(NO_3)_2$

Для получения соли нитрата кальция ($Ca(NO_3)_2$) из основания гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$), необходимо провести реакцию нейтрализации с соответствующей кислотой, в данном случае — с азотной кислотой ($HNO_3$).
Уравнение реакции: $Ca(OH)_2 + 2HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + 2H_2O$
Названия веществ: $Ca(OH)_2$ – гидроксид кальция, $HNO_3$ – азотная кислота, $Ca(NO_3)_2$ – нитрат кальция, $H_2O$ – вода.
Тип реакции: обмен (основание и кислота обмениваются ионами, образуя соль и воду).

Ответ: $Ca(OH)_2 + 2HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + 2H_2O$ – реакция обмена.

3. $Ca(NO_3)_2 \rightarrow CaCO_3$

Чтобы получить нерастворимый карбонат кальция ($CaCO_3$, известняк, мел) из растворимой соли нитрата кальция ($Ca(NO_3)_2$), можно провести реакцию обмена с другой растворимой солью, содержащей карбонат-ион ($CO_3^{2-}$), например, с карбонатом натрия ($Na_2CO_3$) или калия ($K_2CO_3$). В результате реакции карбонат кальция выпадает в осадок.
Уравнение реакции: $Ca(NO_3)_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaNO_3$
Названия веществ: $Ca(NO_3)_2$ – нитрат кальция, $Na_2CO_3$ – карбонат натрия, $CaCO_3$ – карбонат кальция, $NaNO_3$ – нитрат натрия.
Тип реакции: обмен (две соли обмениваются ионами, реакция идет до конца из-за образования осадка).

Ответ: $Ca(NO_3)_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaNO_3$ – реакция обмена.

4. $CaCO_3 \rightarrow CaO$

Оксид кальция ($CaO$, негашёная известь) получают путем термического разложения карбоната кальция ($CaCO_3$). При сильном нагревании (прокаливании) он разлагается на оксид кальция и углекислый газ ($CO_2$).
Уравнение реакции: $CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ} CaO + CO_2 \uparrow$
Названия веществ: $CaCO_3$ – карбонат кальция, $CaO$ – оксид кальция, $CO_2$ – диоксид углерода.
Тип реакции: разложение (из одного сложного вещества образуется два других, более простых вещества).

Ответ: $CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ} CaO + CO_2 \uparrow$ – реакция разложения.