Страница 158 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

8. Выберите химический элемент, высший гидроксид которого обладает более сильными кислотными свойствами, чем высший гидроксид серы.

1) фосфор

2) хлор

3) кремний

4) бор

Решение

Чтобы ответить на этот вопрос, необходимо сравнить кислотные свойства высших гидроксидов предложенных элементов со свойствами высшего гидроксида серы.

Высший гидроксид элемента — это гидроксид, в котором элемент проявляет свою высшую степень окисления, которая для элементов главных подгрупп равна номеру группы. Для неметаллов высшие гидроксиды являются кислородсодержащими кислотами.

Сначала определим высший гидроксид серы (S). Сера находится в 16-й группе (VIА) и 3-м периоде периодической системы. Её высшая степень окисления +6. Высшему оксиду $SO_3$ соответствует высший гидроксид — серная кислота ($H_2SO_4$). Это сильная кислота.

Теперь рассмотрим предложенные в вариантах ответа элементы и их высшие гидроксиды:

1) Фосфор (P) находится в 15-й группе (VA), 3-м периоде. Высшая степень окисления +5. Высший гидроксид — фосфорная кислота, $H_3PO_4$.

2) Хлор (Cl) находится в 17-й группе (VIIA), 3-м периоде. Высшая степень окисления +7. Высший гидроксид — хлорная кислота, $HClO_4$.

3) Кремний (Si) находится в 14-й группе (IVA), 3-м периоде. Высшая степень окисления +4. Высший гидроксид — кремниевая кислота, $H_2SiO_3$.

4) Бор (B) находится в 13-й группе (IIIA), 2-м периоде. Высшая степень окисления +3. Высший гидроксид — борная кислота, $H_3BO_3$.

Кислотные свойства высших гидроксидов элементов в пределах одного периода усиливаются слева направо. Это объясняется увеличением электроотрицательности центрального атома и ростом его степени окисления, что усиливает поляризацию связи O–H и облегчает диссоциацию с отщеплением катиона водорода $H^+$.

Элементы кремний, фосфор, сера и хлор находятся в одном, 3-м, периоде. Следовательно, сила их высших гидроксидов (кислот) возрастает в следующем порядке:
$H_2SiO_3$ (кремниевая кислота, очень слабая) < $H_3PO_4$ (фосфорная кислота, средней силы) < $H_2SO_4$ (серная кислота, сильная) < $HClO_4$ (хлорная кислота, очень сильная).

Борная кислота ($H_3BO_3$) является очень слабой кислотой, значительно слабее серной.

Таким образом, из предложенных вариантов только высший гидроксид хлора (хлорная кислота, $HClO_4$) обладает более сильными кислотными свойствами, чем высший гидроксид серы (серная кислота, $H_2SO_4$).

Ответ: 2) хлор

9. Как и оксид серы(VI), оксид хрома(III) может взаимодействовать с веществом, формула которого

1) $KOH$

2) $HNO_3$

3) $Mg(NO_3)_2$

4) $HCl$

Решение

Для решения этой задачи необходимо проанализировать химические свойства оксида серы(VI) и оксида хрома(III), а затем определить, с каким из предложенных веществ они оба могут вступать в реакцию.

1. Оксид серы(VI) ($SO_3$) является кислотным оксидом. Кислотные оксиды вступают в реакцию с основаниями, основными и амфотерными оксидами. Они не реагируют с кислотами и, как правило, с солями.

2. Оксид хрома(III) ($Cr_2O_3$) является амфотерным оксидом. Амфотерные оксиды обладают двойственными свойствами: они реагируют как с кислотами, так и с сильными основаниями (щелочами).

Таким образом, искомое вещество должно быть способно реагировать и с кислотным оксидом, и с амфотерным. Такой способностью обладают основания (щелочи). Теперь рассмотрим предложенные варианты:

1) KOH

Гидроксид калия ($KOH$) – это сильное основание (щёлочь). Он будет реагировать с обоими оксидами.

• Реакция с кислотным оксидом серы(VI):
  $SO_3 + 2KOH \rightarrow K_2SO_4 + H_2O$
  (образуется сульфат калия и вода)
• Реакция с амфотерным оксидом хрома(III):
  $Cr_2O_3 + 2KOH \xrightarrow{сплавление} 2KCrO_2 + H_2O$
  (при сплавлении образуется хромит калия и вода)

Поскольку $KOH$ реагирует с обоими оксидами, этот вариант является правильным.

2) HNO₃

Азотная кислота ($HNO_3$) – это сильная кислота.

• С кислотным оксидом $SO_3$ реакция не идет (кислота с кислотным оксидом не реагирует).
• С амфотерным оксидом $Cr_2O_3$ реакция идет:
  $Cr_2O_3 + 6HNO_3 \rightarrow 2Cr(NO_3)_3 + 3H_2O$

Этот вариант не подходит, так как нет реакции с $SO_3$.

3) Mg(NO₃)₂

Нитрат магния ($Mg(NO_3)_2$) – это средняя соль. Ни оксид серы(VI), ни оксид хрома(III) не реагируют с этой солью в стандартных условиях.

Этот вариант не подходит.

4) HCl

Соляная кислота ($HCl$) – это сильная кислота.

• С кислотным оксидом $SO_3$ реакция не идет.
• С амфотерным оксидом $Cr_2O_3$ реакция идет:
  $Cr_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2CrCl_3 + 3H_2O$

Этот вариант не подходит, так как нет реакции с $SO_3$.

Вывод: единственное вещество из предложенных, с которым реагируют и оксид серы(VI), и оксид хрома(III), — это гидроксид калия ($KOH$).

Ответ: 1

10. Химические элементы C, Si, Ge образуют летучие водородные соединения состава

1) $ЭН_2$

2) $ЭН_3$

3) $ЭН_4$

4) $ЭН$

Решение

Чтобы определить общую формулу летучих водородных соединений для химических элементов C (углерод), Si (кремний) и Ge (германий), необходимо определить их положение в Периодической системе химических элементов и, как следствие, их валентность в соединениях с водородом.

Все три элемента — C, Si, Ge — находятся в 14-й группе (старая классификация — IVА группа) Периодической системы. Элементы этой группы являются неметаллами (C) и полуметаллами (Si, Ge). На их внешнем электронном слое находится 4 валентных электрона.

В летучих водородных соединениях неметаллы, как правило, проявляют свою низшую валентность, которая определяется по формуле: $8 - N$, где $N$ — номер группы. Для элементов 14-й группы валентность в соединениях с водородом равна $8 - 4 = 4$.

Таким образом, один атом элемента (Э) 14-й группы образует четыре ковалентные связи с четырьмя атомами водорода (валентность водорода всегда I). Общая формула такого соединения будет $ЭН_4$.

Примеры конкретных соединений для данных элементов:

• Для углерода (C): метан, формула $CH_4$.
• Для кремния (Si): силан, формула $SiH_4$.
• Для германия (Ge): герман, формула $GeH_4$.

Следовательно, общая формула для летучих водородных соединений, образованных элементами C, Si, Ge, — это $ЭН_4$.

Рассмотрим предложенные варианты:

1. $ЭН_2$ — характерно для элементов 16-й группы (например, $H_2O$).
2. $ЭН_3$ — характерно для элементов 15-й группы (например, $NH_3$).
3. $ЭН_4$ — характерно для элементов 14-й группы.
4. $ЭН$ — характерно для элементов 17-й группы (галогенов, например, $HCl$).

Правильный вариант — 3.

Ответ: 3) $ЭН_4$

11. В ряду химических элементов кальций → стронций → барий:

1) усиливается способность атомов отдавать электроны

2) ослабевают металлические свойства

3) уменьшаются радиусы атомов

4) валентность в высших оксидах равна двум

5) уменьшается количество электронов на внешнем слое

Решение

Рассмотрим ряд химических элементов: кальций ($Ca$) → стронций ($Sr$) → барий ($Ba$). Все эти элементы находятся во второй группе главной подгруппы Периодической системы химических элементов (щелочноземельные металлы). Кальций находится в 4-м периоде, стронций — в 5-м, а барий — в 6-м. Таким образом, данный ряд представляет собой движение сверху вниз по одной группе.

При движении сверху вниз по группе в Периодической системе наблюдаются следующие закономерности изменения свойств атомов:

• Увеличивается число электронных слоев, что ведет к увеличению радиуса атома.
• Увеличивается экранирующее действие внутренних электронов, из-за чего валентные электроны слабее притягиваются к ядру.
• Уменьшается энергия ионизации (энергия, необходимая для отрыва электрона), следовательно, усиливается способность атома отдавать электроны.
• Усиливаются металлические и восстановительные свойства.
• Количество электронов на внешнем слое остается неизменным и равным номеру группы.

Проанализируем предложенные варианты ответа на основе этих закономерностей.

1) усиливается способность атомов отдавать электроны

В ряду $Ca \rightarrow Sr \rightarrow Ba$ радиус атомов увеличивается, и валентные электроны располагаются все дальше от ядра. Сила притяжения между ядром и внешними электронами ослабевает, поэтому атому становится легче отдавать электроны. Таким образом, это утверждение является верным.

2) ослабевают металлические свойства

Металлические свойства характеризуют способность атома отдавать электроны. Поскольку в ряду $Ca \rightarrow Sr \rightarrow Ba$ эта способность усиливается, то и металлические свойства также усиливаются. Следовательно, это утверждение неверно.

3) уменьшаются радиусы атомов

При движении вниз по группе с каждым следующим элементом добавляется новый электронный слой. У кальция 4 слоя, у стронция — 5, у бария — 6. Это приводит к увеличению, а не уменьшению радиусов атомов. Следовательно, это утверждение неверно.

4) валентность в высших оксидах равна двум

Все три элемента ($Ca, Sr, Ba$) находятся во второй группе, поэтому их высшая валентность равна двум. Их высшие оксиды имеют формулы $CaO, SrO, BaO$. Это утверждение является верным, но оно описывает постоянное свойство для всех элементов этого ряда, а не тенденцию изменения свойств, на которую указывает стрелка в записи ряда. Обычно в таких заданиях требуется указать именно изменение свойств.

5) уменьшается количество электронов на внешнем слое

Все элементы второй группы имеют одинаковое строение внешнего электронного слоя — на нем находится 2 электрона ($ns^2$). Поэтому количество электронов на внешнем слое в этом ряду не изменяется. Утверждение неверно.

Сравнивая все варианты, наиболее полным и точным описанием процесса, происходящего в ряду $Ca \rightarrow Sr \rightarrow Ba$, является усиление способности атомов отдавать электроны, что является фундаментальной причиной усиления их металлических свойств.

Ответ: 1

12. Установите соответствие между высшим гидроксидом элемента и характером этого гидроксида.

ВЫСШИЙ ГИДРОКСИД

А) алюминия

Б) калия

В) кремния

Г) хрома

ХАРАКТЕР ГИДРОКСИДА

1) основной

2) кислотный

3) амфотерный

Для установления соответствия необходимо определить формулу высшего гидроксида для каждого элемента и его химический характер (основный, кислотный или амфотерный), который зависит от положения элемента в периодической системе и его степени окисления.

А) алюминия

Алюминий ($Al$) находится в 13-й группе (IIIА) периодической системы. Его высшая степень окисления равна +3. Высший гидроксид алюминия — $Al(OH)_3$. Гидроксид алюминия является амфотерным, так как он реагирует и с кислотами, и со щелочами, проявляя как основные, так и кислотные свойства. Например: $Al(OH)_3 + 3HCl \rightarrow AlCl_3 + 3H_2O$; $Al(OH)_3 + NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_4]$.

Ответ: 3

Б) калия

Калий ($K$) — щелочной металл, находится в 1-й группе (IА) периодической системы. Его высшая степень окисления равна +1. Высший гидроксид калия — $KOH$. Гидроксид калия является сильным основанием (щёлочью) и проявляет ярко выраженные основные свойства.

Ответ: 1

В) кремния

Кремний ($Si$) — неметалл, находится в 14-й группе (IVА) периодической системы. Его высшая степень окисления равна +4. Высшему оксиду кремния $SiO_2$ соответствует кремниевая кислота $H_2SiO_3$ (или $Si(OH)_4$). Это очень слабая кислота, проявляющая кислотные свойства.

Ответ: 2

Г) хрома

Хром ($Cr$) — переходный металл, находится в 6-й группе (VIБ) периодической системы. Высшая степень окисления хрома равна +6. Ей соответствует высший оксид $CrO_3$ (кислотный оксид) и высший гидроксид — хромовая кислота $H_2CrO_4$. Хромовая кислота является сильной кислотой и проявляет кислотные свойства.

Ответ: 2

13. Назовите химический элемент второй группы, главной подгруппы шестого периода. Укажите его порядковый номер. Составьте формулы оксида и гидроксида элемента, укажите их характер.

Приведите не менее двух уравнений реакций, подтверждающих характер оксида этого химического элемента.

Химический элемент второй группы, главной подгруппы, шестого периода и его порядковый номер
Согласно Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева, элемент, находящийся в шестом периоде, второй группе, главной (А) подгруппе, — это Барий (Barium).
Химический символ элемента — $Ba$.
Порядковый номер элемента соответствует количеству протонов в ядре атома и для бария он равен 56.
Ответ: Химический элемент — Барий ($Ba$), порядковый номер — 56.

Формулы оксида и гидроксида элемента и их характер
Барий является щелочноземельным металлом и в соединениях проявляет постоянную степень окисления +2.

• Формула оксида: $BaO$. Так как барий — активный металл, его оксид проявляет ярко выраженные основные свойства.
• Формула гидроксида: $Ba(OH)_2$. Гидроксид бария — это сильное, растворимое в воде основание, то есть щёлочь. Его также называют едкий барит или баритовая вода.

Уравнения реакций, подтверждающие характер оксида
Основный характер оксида бария ($BaO$) подтверждается его взаимодействием с кислотами и кислотными оксидами, в результате которых образуются соли.

1. Реакция с сильной кислотой, например, с азотной кислотой ($HNO_3$), с образованием соли (нитрата бария) и воды:
$BaO + 2HNO_3 \rightarrow Ba(NO_3)_2 + H_2O$

2. Реакция с кислотным оксидом, например, с оксидом серы(VI) ($SO_3$), с образованием соли (сульфата бария):
$BaO + SO_3 \rightarrow BaSO_4$

Ответ: Уравнения реакций, подтверждающие основный характер оксида бария:
1) $BaO + 2HNO_3 \rightarrow Ba(NO_3)_2 + H_2O$
2) $BaO + SO_3 \rightarrow BaSO_4$