Страница 165 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

2. Выберите самый неактивный металл.

1) натрий

2) магний

3) алюминий

4) кальций

Для того чтобы выбрать самый неактивный металл из предложенного списка, необходимо сравнить их химическую активность. Химическая активность металлов определяется их положением в периодической системе химических элементов, а также их положением в электрохимическом ряду напряжений металлов.

Рассмотрим предложенные варианты:

• 1) натрий (Na) – это щелочной металл, расположенный в I группе и 3 периоде. Щелочные металлы являются одними из самых химически активных металлов.
• 2) магний (Mg) – это щелочноземельный металл, находящийся во II группе и 3 периоде. Он также является активным металлом, но его активность ниже, чем у натрия, так как в одном периоде с увеличением номера группы металлические свойства ослабевают.
• 3) алюминий (Al) – это металл, расположенный в III группе и 3 периоде. По сравнению с натрием и магнием, находящимися в том же периоде, алюминий проявляет меньшую химическую активность. Кроме того, на поверхности алюминия быстро образуется очень прочная и химически инертная оксидная пленка ($Al_2O_3$), которая защищает металл от дальнейших реакций.
• 4) кальций (Ca) – это щелочноземельный металл из II группы и 4 периода. В группах металлов химическая активность возрастает сверху вниз, поэтому кальций является более активным металлом, чем магний.

Сравнение активности металлов можно провести с помощью электрохимического ряда напряжений. Металлы в этом ряду расположены в порядке убывания их восстановительной способности (активности). Для данных металлов ряд выглядит следующим образом:

Ca → Na → Mg → Al → ...

Как видно из ряда, самым правым, а значит и наименее активным (самым неактивным) из перечисленных металлов, является алюминий.

Ответ: 3) алюминий

3. Выберите формулы пары веществ, в которой первое вещество образовано ковалентной полярной связью, второе — металлической.

1) $NH_3$ и $Hg$

2) $H_2$ и $SO_2$

3) $Na_2O$ и $Mg$

4) $P_4$ и $Fe$

Решение:

Чтобы выбрать правильный вариант, необходимо проанализировать типы химических связей в каждой паре веществ. Согласно условию задачи, первое вещество должно быть образовано ковалентной полярной связью, а второе — металлической.

Ковалентная полярная связь образуется между атомами разных неметаллов, у которых отличается электроотрицательность.

Металлическая связь образуется в простых веществах — металлах.

Рассмотрим каждую предложенную пару:

1) $NH_3$ и $Hg$

Первое вещество — аммиак ($NH_3$). Связь в молекуле аммиака образуется между атомами неметаллов: азота ($N$) и водорода ($H$). Поскольку это атомы разных химических элементов, их электроотрицательности различны, и общая электронная пара смещается к более электроотрицательному атому азота. Следовательно, связь в $NH_3$ является ковалентной полярной.

Второе вещество — ртуть ($Hg$). Ртуть является металлом, поэтому для нее характерна металлическая связь.

Эта пара полностью удовлетворяет условиям задачи.

2) $H_2$ и $SO_2$

Первое вещество — водород ($H_2$). Связь в молекуле водорода образована двумя одинаковыми атомами неметалла ($H$). Электроотрицательность у них одинакова, поэтому связь является ковалентной неполярной. Этот вариант не подходит, так как первое вещество не соответствует условию.

3) $Na_2O$ и $Mg$

Первое вещество — оксид натрия ($Na_2O$). Связь образована между атомом типичного металла (натрий, $Na$) и атомом неметалла (кислород, $O$). Из-за большой разницы в электроотрицательности между ними образуется ионная связь. Этот вариант не подходит.

4) $P_4$ и $Fe$

Первое вещество — фосфор ($P_4$). Связь в молекуле белого фосфора образована одинаковыми атомами неметалла ($P$). Следовательно, связь является ковалентной неполярной. Этот вариант не подходит.

Таким образом, единственная пара веществ, которая соответствует заданным условиям, — это аммиак и ртуть.

Ответ: 1

4. Хлорид кальция имеет кристаллическую решётку

1) атомную

2) ионную

3) металлическую

4) молекулярную

Решение

Тип кристаллической решётки вещества определяется типом химической связи между частицами, из которых оно состоит.

Хлорид кальция (химическая формула $CaCl_2$) — это соединение, образованное металлом кальцием ($Ca$) и неметаллом хлором ($Cl$). Кальций является элементом IIA группы (щелочноземельный металл), а хлор — элементом VIIA группы (галоген).

Связь между атомами типичного металла и типичного неметалла является ионной. Атом кальция имеет низкую электроотрицательность и склонен отдавать два своих валентных электрона, превращаясь в положительно заряженный ион (катион) $Ca^{2+}$. Атом хлора имеет высокую электроотрицательность и склонен принимать один электрон, превращаясь в отрицательно заряженный ион (анион) $Cl^{-}$. Для образования электронейтрального соединения на один ион кальция приходится два иона хлора.

Вещества с ионной связью в твёрдом состоянии образуют ионные кристаллические решётки. В узлах таких решёток находятся катионы и анионы, удерживаемые силами электростатического притяжения.

Таким образом, хлорид кальция имеет ионную кристаллическую решётку. Другие типы решёток не подходят:
- Атомная решётка характерна для веществ с прочной ковалентной связью по всему кристаллу (например, алмаз, кремний).
- Металлическая решётка свойственна металлам и сплавам.
- Молекулярная решётка образуется у веществ, состоящих из молекул, связанных слабыми межмолекулярными силами (например, лёд, сухой лёд, йод).

Правильный вариант ответа — 2.

Ответ: 2) ионную

5. Выберите формулы пары оксидов, в которой первый оксид — основной, а второй — амфотерный.

1) $CO_2$, $SiO_2$

2) $K_2O$, $MgO$

3) $Na_2O$, $ZnO$

4) $H_2O$, $Al_2O_3$

Решение

Для того чтобы выбрать правильную пару, необходимо классифицировать каждый оксид по его химическим свойствам. Задание требует найти пару, в которой первый оксид является основным, а второй – амфотерным.

Вспомним классификацию оксидов:
Основные оксиды – это оксиды металлов в степенях окисления +1 и +2 (щелочных и щелочноземельных металлов), которым соответствуют основания. Например, $K_2O, CaO$.
Амфотерные оксиды – это оксиды металлов (например, $Al, Zn, Be, Cr(III), Fe(III)$), которые проявляют двойственные свойства, то есть реагируют и с кислотами, и со щелочами. Например, $Al_2O_3, ZnO$.
Кислотные оксиды – это оксиды неметаллов и металлов в высоких степенях окисления (от +4 до +7), которым соответствуют кислоты. Например, $CO_2, SO_3$.

Проанализируем каждую из предложенных пар:

1) $CO_2, SiO_2$

$CO_2$ (оксид углерода(IV)) — это оксид неметалла, он является кислотным.
$SiO_2$ (оксид кремния(IV)) — это также оксид неметалла, кислотный.
Эта пара не подходит, так как оба оксида являются кислотными, а требуется пара "основный-амфотерный".

2) $K_2O, MgO$

$K_2O$ (оксид калия) — оксид щелочного металла, является типичным основным оксидом.
$MgO$ (оксид магния) — оксид щелочноземельного металла, также является основным оксидом.
Эта пара не подходит, так как второй оксид является основным, а не амфотерным.

3) $Na_2O, ZnO$

$Na_2O$ (оксид натрия) — оксид щелочного металла, является типичным основным оксидом. Это соответствует первому условию.
$ZnO$ (оксид цинка) — является амфотерным оксидом. Он способен реагировать как с кислотами, так и со щелочами. Это соответствует второму условию.
Следовательно, эта пара полностью удовлетворяет условиям задачи.

4) $H_2O, Al_2O_3$

$H_2O$ (оксид водорода, вода) — является амфотерным соединением (амфолитом), но в данной классификации не относится к основным оксидам.
$Al_2O_3$ (оксид алюминия) — является типичным амфотерным оксидом.
Эта пара не подходит, так как первый оксид не является основным.

Таким образом, единственная пара, удовлетворяющая условию "первый оксид – основный, а второй – амфотерный", — это пара под номером 3.

Ответ: 3

6. В одну стадию нельзя осуществить превращение

1) $\text{Na}_2\text{CO}_3 \rightarrow \text{NaCl}$

2) $\text{CuO} \rightarrow \text{Cu(OH)}_2$

3) $\text{KOH} \rightarrow \text{KCl}$

4) $\text{Fe(OH)}_2 \rightarrow \text{FeO}$

Проанализируем каждое из предложенных превращений на возможность его осуществления в одну стадию.

1) $Na_2CO_3 \rightarrow NaCl$

Данное превращение можно осуществить в одну стадию. Это реакция обмена между солью (карбонат натрия) и кислотой (соляная кислота). Карбонат натрия, как соль слабой угольной кислоты, будет реагировать с более сильной соляной кислотой с образованием хлорида натрия, воды и выделением углекислого газа.

Уравнение реакции:

$Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2\uparrow$

Также возможна реакция с растворимой солью, катион которой образует с карбонат-ионом нерастворимое соединение, например, с хлоридом кальция:

$Na_2CO_3 + CaCl_2 \rightarrow 2NaCl + CaCO_3\downarrow$

Ответ: превращение возможно осуществить в одну стадию.

2) $CuO \rightarrow Cu(OH)_2$

Данное превращение нельзя осуществить в одну стадию. Оксид меди(II) ($CuO$) — это основный оксид, который нерастворим в воде и не реагирует с ней напрямую с образованием гидроксида меди(II). Для получения $Cu(OH)_2$ из $CuO$ требуется двухстадийный процесс: сначала оксид меди(II) переводят в растворимую соль меди(II) действием кислоты, а затем на полученную соль действуют раствором щелочи, чтобы осадить гидроксид меди(II).

Пример последовательности реакций:

1. $CuO + 2HNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + H_2O$

2. $Cu(NO_3)_2 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + 2NaNO_3$

Ответ: превращение невозможно осуществить в одну стадию.

3) $KOH \rightarrow KCl$

Данное превращение легко осуществляется в одну стадию путем реакции нейтрализации. Гидроксид калия ($KOH$) является щелочью и реагирует с соляной кислотой ($HCl$) с образованием соли хлорида калия ($KCl$) и воды.

Уравнение реакции:

$KOH + HCl \rightarrow KCl + H_2O$

Ответ: превращение возможно осуществить в одну стадию.

4) $Fe(OH)_2 \rightarrow FeO$

Данное превращение можно осуществить в одну стадию. Гидроксид железа(II) ($Fe(OH)_2$) — это нерастворимое основание, которое при нагревании разлагается на соответствующий оксид ($FeO$) и воду. Реакцию необходимо проводить без доступа кислорода, чтобы избежать окисления железа(II).

Уравнение реакции:

$Fe(OH)_2 \xrightarrow{t} FeO + H_2O$

Ответ: превращение возможно осуществить в одну стадию.

Таким образом, единственное превращение из предложенных, которое нельзя осуществить в одну стадию, — это получение гидроксида меди(II) из оксида меди(II).

7. Выберите уравнение химической реакции, отражающее превращение серы

$S^{-2} \rightarrow S^{+4}$

1) $S + 2Na = Na_2S$

2) $2SO_2 + O_2 = 2SO_3\uparrow$

3) $2H_2S + 3O_2 = 2SO_2\uparrow + 2H_2O$

4) $3F_2 + S = SF_6$

Для того чтобы выбрать правильное уравнение, необходимо определить степени окисления серы в реагентах и продуктах для каждой реакции и найти ту, в которой степень окисления серы изменяется с -2 на +4. Схема превращения: $S^{-2} \rightarrow S^{+4}$.

1) $S + 2Na = Na_2S$

В левой части уравнения сера ($S$) является простым веществом, поэтому ее степень окисления равна 0. В правой части уравнения сера находится в соединении сульфид натрия ($Na_2S$). Степень окисления натрия ($Na$) в соединениях всегда +1. Так как молекула в целом электронейтральна, сумма степеней окисления равна нулю. Обозначим степень окисления серы как $x$: $2 \cdot (+1) + x = 0$, отсюда $x = -2$. В этой реакции происходит изменение степени окисления серы $S^{0} \rightarrow S^{-2}$. Это не соответствует заданному превращению.

Ответ: Неверно.

2) $2SO_2 + O_2 = 2SO_3$

В левой части уравнения сера находится в составе оксида серы(IV) ($SO_2$). Степень окисления кислорода ($O$) в оксидах равна -2. Обозначим степень окисления серы как $x$: $x + 2 \cdot (-2) = 0$, отсюда $x = +4$. В правой части уравнения сера находится в оксиде серы(VI) ($SO_3$). Обозначим степень окисления серы как $y$: $y + 3 \cdot (-2) = 0$, отсюда $y = +6$. В этой реакции происходит изменение степени окисления серы $S^{+4} \rightarrow S^{+6}$. Это не соответствует заданному превращению.

Ответ: Неверно.

3) $2H_2S + 3O_2 = 2SO_2\uparrow + 2H_2O$

В левой части уравнения сера входит в состав сероводорода ($H_2S$). Степень окисления водорода ($H$) в соединениях с неметаллами равна +1. Обозначим степень окисления серы как $x$: $2 \cdot (+1) + x = 0$, отсюда $x = -2$. В правой части уравнения сера находится в составе оксида серы(IV) ($SO_2$). Степень окисления кислорода равна -2. Обозначим степень окисления серы как $y$: $y + 2 \cdot (-2) = 0$, отсюда $y = +4$. В этой реакции происходит изменение степени окисления серы $S^{-2} \rightarrow S^{+4}$. Это полностью соответствует заданному превращению.

Ответ: Верно.

4) $3F_2 + S = SF_6$

В левой части уравнения сера ($S$) является простым веществом, ее степень окисления равна 0. В правой части сера входит в состав фторида серы(VI) ($SF_6$). Фтор ($F$) — самый электроотрицательный элемент, и его степень окисления в соединениях всегда -1. Обозначим степень окисления серы как $x$: $x + 6 \cdot (-1) = 0$, отсюда $x = +6$. В этой реакции происходит изменение степени окисления серы $S^{0} \rightarrow S^{+6}$. Это не соответствует заданному превращению.

Ответ: Неверно.

8. Охарактеризуйте химическую реакцию

$2Na + 2H_2O = 2NaOH + H_2 \uparrow$

1) экзотермическая, соединения, ОВР

2) экзотермическая, замещения, ОВР

3) эндотермическая, замещения, не ОВР

4) эндотермическая, обмена, не ОВР

Для того чтобы охарактеризовать химическую реакцию $2\text{Na} + 2\text{H}_2\text{O} = 2\text{NaOH} + \text{H}_2\uparrow$, необходимо проанализировать ее по трем ключевым параметрам: тепловому эффекту, типу реакции и изменению степеней окисления элементов.

Тепловой эффект
Реакция натрия с водой является классическим примером экзотермической реакции. Она протекает очень активно, с выделением значительного количества теплоты ($Q > 0$). Таким образом, реакция является экзотермической.

Тип реакции
Данная реакция описывается схемой, где простое вещество ($\text{Na}$) вступает в реакцию со сложным веществом ($\text{H}_2\text{O}$) и замещает один из его компонентов (атом водорода), образуя новое сложное вещество ($\text{NaOH}$) и новое простое вещество ($\text{H}_2$). $\underbrace{2\text{Na}}_{\text{простое в-во}} + \underbrace{2\text{H}_2\text{O}}_{\text{сложное в-во}} \rightarrow \underbrace{2\text{NaOH}}_{\text{сложное в-во}} + \underbrace{\text{H}_2}_{\text{простое в-во}}$ Это определение соответствует реакции замещения.

Изменение степеней окисления (принадлежность к ОВР)
Чтобы определить, является ли реакция окислительно-восстановительной (ОВР), нужно расставить степени окисления для всех элементов до и после реакции.
В реагентах: $\overset{0}{\text{Na}}$, $\overset{+1}{\text{H}}_2\overset{-2}{\text{O}}$
В продуктах: $\overset{+1}{\text{Na}}\overset{-2}{\text{O}}\overset{+1}{\text{H}}$, $\overset{0}{\text{H}}_2$
Сравнивая степени окисления, мы видим:
- Натрий ($\text{Na}$) изменил степень окисления с $0$ до $+1$. Он отдает электроны ($\text{Na}^0 - 1e^- \rightarrow \text{Na}^{+1}$), то есть окисляется, и является восстановителем.
- Водород ($\text{H}$) изменил степень окисления с $+1$ (в $\text{H}_2\text{O}$) до $0$ (в $\text{H}_2$). Он принимает электроны ($2\text{H}^{+1} + 2e^- \rightarrow \text{H}_2^0$), то есть восстанавливается. Водород в составе воды является окислителем.
Так как происходит изменение степеней окисления, реакция является окислительно-восстановительной (ОВР).

Итого, мы установили, что реакция является экзотермической, реакцией замещения и окислительно-восстановительной. Данный набор характеристик соответствует варианту ответа 2.

Ответ: 2

9. В генетическом ряду $P \\to P_2O_5 \\to \\dots \\to Ca_3(PO_4)_2$ пропущена формула

1) $Ca(OH)_2$

2) $PH_3$

3) $H_3PO_4$

4) $CaCl_2$

Решение:

Данный генетический ряд представляет собой последовательность химических превращений, в основе которых лежит элемент фосфор. Проанализируем эту последовательность по этапам, чтобы определить пропущенное вещество.

1. Первая стадия: $P \rightarrow P_2O_5$. На этом этапе простое вещество фосфор (неметалл) окисляется до своего высшего оксида — оксида фосфора(V). Это типичная реакция для неметаллов. Уравнение реакции: $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$.

2. Вторая стадия: $P_2O_5 \rightarrow .....$ Оксид фосфора(V) $P_2O_5$ является кислотным оксидом. Согласно общим химическим свойствам, кислотные оксиды реагируют с водой с образованием соответствующих кислот. Для оксида фосфора(V) соответствующей кислотой является ортофосфорная кислота ($H_3PO_4$). Уравнение реакции: $P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$. Таким образом, наиболее вероятным пропущенным веществом является $H_3PO_4$.

3. Третья стадия: $..... \rightarrow Ca_3(PO_4)_2$. Конечный продукт ряда — $Ca_3(PO_4)_2$ (фосфат кальция). Это соль, образованная катионом кальция и анионом ортофосфорной кислоты. Проверим, можно ли получить эту соль из предполагаемого нами вещества — ортофосфорной кислоты ($H_3PO_4$). Кислоты могут реагировать с основаниями, основными оксидами или металлами с образованием солей. Например, реакция нейтрализации с гидроксидом кальция: $2H_3PO_4 + 3Ca(OH)_2 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2 \downarrow + 6H_2O$. Эта реакция подтверждает, что из ортофосфорной кислоты можно получить фосфат кальция.

Таким образом, полная логическая цепочка превращений выглядит так:
$P$ (неметалл) $\rightarrow$ $P_2O_5$ (кислотный оксид) $\rightarrow$ $H_3PO_4$ (кислота) $\rightarrow$ $Ca_3(PO_4)_2$ (соль).

Следовательно, пропущенная в ряду формула — это $H_3PO_4$, что соответствует варианту ответа 3.

Ответ: 3) $H_3PO_4$

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

А. Нельзя заглядывать сверху в нагреваемые сосуды.

Б. При попадании кислоты на кожу её необходимо промыть большим количеством воды.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Проанализируем каждое из предложенных утверждений о правилах безопасности.

А. Нельзя заглядывать сверху в нагреваемые сосуды.
Это утверждение абсолютно верно. Оно является одним из основных правил техники безопасности в любой химической лаборатории. При нагревании жидкость в сосуде (например, в пробирке или колбе) может внезапно и бурно вскипеть, что приведет к выбросу горячего и, возможно, едкого содержимого. Если заглядывать в сосуд сверху, эти брызги могут попасть в лицо и глаза, вызвав тяжелые термические и химические ожоги. Поэтому отверстие нагреваемого сосуда всегда следует направлять в сторону от себя и от других присутствующих в лаборатории.

Б. При попадании кислоты на кожу её необходимо промыть большим количеством воды.
Это утверждение также верно. Это стандартная и обязательная процедура оказания первой помощи при попадании кислот (а также многих других химических реагентов) на кожу. Пораженный участок следует немедленно начать промывать большим количеством проточной прохладной воды. Промывание должно быть длительным (не менее 15-20 минут), чтобы максимально эффективно удалить реагент с кожи, разбавить его остатки и снизить степень повреждения тканей.

Таким образом, оба утверждения (А и Б) являются верными правилами безопасности. Следовательно, правильный вариант ответа — 3.

Ответ: 3