Страница 169 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

4. Кремний имеет кристаллическую решётку

1) атомную

2) ионную

3) молекулярную

4) металлическую

Чтобы определить тип кристаллической решётки кремния, необходимо проанализировать его химическую природу и физические свойства в контексте различных типов кристаллических структур.

1) атомную

Атомная кристаллическая решётка характеризуется тем, что в её узлах находятся нейтральные атомы, соединённые прочными ковалентными связями. Вещества с такой решёткой (например, алмаз (C), бор (B), диоксид кремния ($SiO_2$)) обладают высокой твёрдостью, тугоплавкостью и, как правило, являются полупроводниками или диэлектриками. Кремний ($Si$) находится в 14-й группе периодической системы, как и углерод. Он образует кристаллическую решётку, аналогичную структуре алмаза, где каждый атом кремния ковалентно связан с четырьмя другими. Физические свойства кремния — это твёрдое, хрупкое вещество с высокой температурой плавления ($1414 \ ^\circ C$) и полупроводниковыми свойствами. Эти характеристики полностью соответствуют веществам с атомной кристаллической решёткой. Следовательно, этот вариант является верным.

2) ионную

Ионная решётка состоит из разноименно заряженных ионов (катионов и анионов), удерживаемых электростатическим притяжением. Она характерна для соединений металлов с неметаллами (например, хлорид натрия $NaCl$). Кремний является простым веществом, состоящим из атомов одного элемента, которые связаны ковалентной, а не ионной связью. Поэтому ионная решётка для него невозможна.

3) молекулярную

В узлах молекулярной решётки находятся отдельные молекулы, связанные слабыми межмолекулярными силами. Вещества с такой решёткой (например, лёд ($H_2O$), твёрдый йод ($I_2$)) имеют низкие температуры плавления и кипения. Высокая температура плавления кремния однозначно указывает на то, что у него не молекулярная решётка.

4) металлическую

Металлическая решётка состоит из положительных ионов металла в узлах и «электронного газа» — обобществлённых электронов, свободно перемещающихся по кристаллу. Эта структура обуславливает характерные свойства металлов: пластичность, ковкость, высокую электропроводность. Кремний является полупроводником, а не типичным проводником, и он хрупок, а не пластичен. Следовательно, у него не металлическая решётка.

Ответ: 1) атомную

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

1) $CO_2$, $NaOH$

2) $SO_3$, $K_2O$

3) $Al_2O_3$, $CaO$

4) $CO_2$, $BeO$

Для решения этой задачи необходимо классифицировать оксиды в каждой паре и найти ту, где первый оксид является кислотным, а второй — амфотерным.

1) $CO_2$, $NaOH$

В этой паре первое вещество, оксид углерода(IV) $CO_2$, является кислотным оксидом. Он образован неметаллом и реагирует со щелочами. Второе вещество, гидроксид натрия $NaOH$, не является оксидом, это основание (щёлочь). Следовательно, эта пара не удовлетворяет условию задачи.

2) $SO_3$, $K_2O$

Первое вещество, оксид серы(VI) $SO_3$, является кислотным оксидом. Второе вещество, оксид калия $K_2O$, является оксидом щелочного металла, что делает его основным оксидом, а не амфотерным. Следовательно, эта пара не подходит.

3) $Al_2O_3$, $CaO$

Первое вещество, оксид алюминия $Al_2O_3$, является амфотерным оксидом, а не кислотным. Он реагирует как с кислотами, так и с основаниями. Второе вещество, оксид кальция $CaO$, является основным оксидом. Следовательно, эта пара не подходит, так как порядок оксидов не соответствует условию.

4) $CO_2$, $BeO$

Первое вещество, оксид углерода(IV) $CO_2$, является кислотным оксидом. Это соответствует первой части условия. Второе вещество, оксид бериллия $BeO$, является амфотерным оксидом. Он способен проявлять как кислотные, так и основные свойства, реагируя и с кислотами, и со щелочами. Эта пара полностью удовлетворяет условиям задачи.

Ответ: 4

6. В одну стадию нельзя осуществить превращение

1) $Fe_2O_3 \rightarrow Fe(OH)_3$

2) $S \rightarrow SO_2$

3) $AgNO_3 \rightarrow AgCl$

4) $Cu \rightarrow CuO$

Решение

Проанализируем каждое предложенное превращение на возможность его осуществления в одну стадию.

1) $Fe_2O_3 \rightarrow Fe(OH)_3$

Оксид железа(III) ($Fe_2O_3$) является основным оксидом. Ему соответствует нерастворимое в воде основание — гидроксид железа(III) ($Fe(OH)_3$). Основные оксиды, которым соответствуют нерастворимые основания, как правило, напрямую с водой не взаимодействуют. Прямая реакция $Fe_2O_3 + 3H_2O \rightarrow 2Fe(OH)_3$ не протекает в обычных условиях. Для получения гидроксида железа(III) из оксида железа(III) требуется как минимум две стадии: сначала оксид переводят в растворимую соль (например, действием кислоты), а затем на полученную соль действуют щелочью для осаждения гидроксида.

Пример двухстадийного процесса:

1. $Fe_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2FeCl_3 + 3H_2O$

2. $FeCl_3 + 3NaOH \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$

Следовательно, данное превращение нельзя осуществить в одну стадию.

2) $S \rightarrow SO_2$

Получение оксида серы(IV) ($SO_2$) из серы ($S$) — это стандартная реакция горения серы в кислороде. Реакция протекает в одну стадию при поджигании.

Уравнение реакции: $S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2$

Это возможно в одну стадию.

3) $AgNO_3 \rightarrow AgCl$

Получение хлорида серебра ($AgCl$) из нитрата серебра ($AgNO_3$) осуществляется реакцией ионного обмена. При добавлении к раствору нитрата серебра любого растворимого хлорида (например, $NaCl$, $KCl$, $HCl$) мгновенно выпадает белый осадок хлорида серебра.

Уравнение реакции: $AgNO_3 (р-р) + NaCl (р-р) \rightarrow AgCl \downarrow + NaNO_3 (р-р)$

Это возможно в одну стадию.

4) $Cu \rightarrow CuO$

Получение оксида меди(II) ($CuO$) из меди ($Cu$) — это реакция окисления меди кислородом воздуха при нагревании.

Уравнение реакции: $2Cu + O_2 \xrightarrow{t} 2CuO$

Это возможно в одну стадию.

Таким образом, единственное превращение из предложенных, которое невозможно осуществить в одну стадию, — это $Fe_2O_3 \rightarrow Fe(OH)_3$.

Ответ: 1.

7. Выберите уравнение реакции, отражающее превращение углерода

$C^{+2} \rightarrow C^{+4}$

1) $C + 2H_2 = CH_4$

2) $2CO + O_2 = 2CO_2$

3) $CH_4 + 2O_2 = CO_2 + 2H_2O$

4) $CO_2 + C = 2CO$

В задании требуется выбрать уравнение реакции, которое соответствует схеме превращения, где степень окисления углерода изменяется от +2 до +4: $\stackrel{+2}{C} \rightarrow \stackrel{+4}{C}$. Для этого необходимо определить степени окисления углерода в каждом из предложенных уравнений.

1) $C + 2H_2 = CH_4$

В этом уравнении углерод ($C$) вступает в реакцию как простое вещество, поэтому его начальная степень окисления равна 0. В продукте реакции, метане ($CH_4$), степень окисления водорода равна +1. Так как молекула электронейтральна, степень окисления углерода составляет -4. Изменение степени окисления: $\stackrel{0}{C} \rightarrow \stackrel{-4}{C}$. Данное уравнение не подходит.

2) $2CO + O_2 = 2CO_2$

В исходном веществе, оксиде углерода(II) ($CO$), степень окисления кислорода равна -2, следовательно, степень окисления углерода равна +2. В продукте, оксиде углерода(IV) ($CO_2$), степень окисления кислорода также -2, а степень окисления углерода равна +4. Изменение степени окисления: $\stackrel{+2}{C} \rightarrow \stackrel{+4}{C}$. Это полностью соответствует условию задачи.

3) $CH_4 + 2O_2 = CO_2 + 2H_2O$

В этой реакции углерод в метане ($CH_4$) имеет степень окисления -4. В оксиде углерода(IV) ($CO_2$) его степень окисления становится +4. Изменение степени окисления: $\stackrel{-4}{C} \rightarrow \stackrel{+4}{C}$. Данное уравнение не подходит.

4) $CO_2 + C = 2CO$

В данном случае происходит реакция между оксидом углерода(IV) ($\stackrel{+4}{C}O_2$) и углеродом в виде простого вещества ($\stackrel{0}{C}$). В результате образуется оксид углерода(II) ($\stackrel{+2}{C}O$). Здесь углерод изменяет свою степень окисления с +4 до +2 и с 0 до +2. Это не соответствует искомому превращению.

Ответ: 2

8. Охарактеризуйте химическую реакцию

$NaOH + HCl = NaCl + H_2O$

1) экзотермическая, обмена, не ОВР

2) экзотермическая, замещения, ОВР

3) эндотермическая, обмена, ОВР

4) эндотермическая, соединения, не ОВР

Для того чтобы охарактеризовать данную химическую реакцию $NaOH + HCl = NaCl + H_2O$, необходимо последовательно проанализировать ее по нескольким классификационным признакам, предложенным в вариантах ответа.

1. Тепловой эффект (экзотермическая или эндотермическая)

Представленная реакция является реакцией нейтрализации, так как в ней взаимодействуют основание (гидроксид натрия, $NaOH$) и кислота (соляная кислота, $HCl$) с образованием соли (хлорид натрия, $NaCl$) и воды ($H_2O$). Реакции нейтрализации, особенно между сильными кислотами и основаниями, всегда протекают с выделением значительного количества теплоты. Реакции, идущие с выделением тепла, называются экзотермическими. Следовательно, данная реакция является экзотермической.

2. Тип реакции по составу реагентов и продуктов

В ходе реакции два сложных вещества ($NaOH$ и $HCl$) обмениваются своими составными частями — ионами. Катион натрия ($Na^+$) из основания соединяется с анионом хлора ($Cl^-$) из кислоты, а катион водорода ($H^+$) из кислоты соединяется с гидроксид-анионом ($OH^-$) из основания.
$Na(OH) + H(Cl) \rightarrow NaCl + H(OH)$
Реакции, в ходе которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями, называются реакциями обмена. Следовательно, данная реакция является реакцией обмена.

3. Наличие изменения степеней окисления (ОВР или не ОВР)

Окислительно-восстановительная реакция (ОВР) — это реакция, в которой происходит изменение степеней окисления хотя бы у двух элементов. Определим степени окисления всех элементов в реагентах и продуктах:
$Na^{+1}O^{-2}H^{+1} + H^{+1}Cl^{-1} = Na^{+1}Cl^{-1} + H_2^{+1}O^{-2}$
Сравнивая степени окисления элементов до и после реакции, видим:
- Na: было $+1$, стало $+1$ (не изменилась)
- O: было $-2$, стало $-2$ (не изменилась)
- H: был $+1$, стал $+1$ (не изменилась)
- Cl: был $-1$, стал $-1$ (не изменилась)
Поскольку ни один из элементов не изменил свою степень окисления, данная реакция не является окислительно-восстановительной (не ОВР).

Таким образом, реакция взаимодействия гидроксида натрия с соляной кислотой является экзотермической, реакцией обмена и не является ОВР. Эта характеристика соответствует варианту ответа под номером 1.

Ответ: 1) экзотермическая, обмена, не ОВР

9. В генетическом ряду $S \rightarrow SO_2 \rightarrow \dots \rightarrow K_2SO_3$ пропущена формула

1) $K_2SO_4$

2) $H_2S$

3) $KOH$

4) $H_2SO_3$

Решение

Заданный генетический ряд представляет собой последовательность химических превращений соединений серы: $S \rightarrow SO_2 \rightarrow \dots \rightarrow K_2SO_3$. Это типичный пример генетической связи для неметаллов, который следует схеме: простое вещество (неметалл) $\rightarrow$ кислотный оксид $\rightarrow$ кислота $\rightarrow$ соль.

Проанализируем этапы этой цепочки:

1. Первый этап: $S \rightarrow SO_2$. Сера (простое вещество) окисляется кислородом до оксида серы(IV) ($SO_2$), который является кислотным оксидом. Уравнение реакции:
$S + O_2 \rightarrow SO_2$

2. Последний этап: $\dots \rightarrow K_2SO_3$. Конечным продуктом является сульфит калия ($K_2SO_3$) – соль. Соли обычно получают в результате реакции кислоты с основанием. Сульфит калия является солью, образованной катионом калия ($K^+$) и анионом сернистой кислоты ($SO_3^{2-}$).

3. Поиск промежуточного звена: $SO_2 \rightarrow \dots$. Нам нужно найти вещество, которое можно получить из кислотного оксида $SO_2$ и из которого затем можно получить соль $K_2SO_3$. Логичным промежуточным звеном является кислота, соответствующая данному кислотному оксиду. Кислотному оксиду $SO_2$ соответствует сернистая кислота $H_2SO_3$.
Реакция образования кислоты из оксида: $SO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2SO_3$
Далее эта кислота реагирует с основанием (например, гидроксидом калия $KOH$) с образованием соли и воды:
$H_2SO_3 + 2KOH \rightarrow K_2SO_3 + 2H_2O$

Таким образом, пропущенным веществом в генетическом ряду является сернистая кислота, формула которой $H_2SO_3$. Это соответствует варианту ответа 4.

Рассмотрим, почему другие варианты не подходят:

• 1) $K_2SO_4$ (сульфат калия) – это соль серной, а не сернистой кислоты. Для ее получения из $SO_2$ требуется дополнительное окисление серы до степени окисления +6 (например, до $SO_3$), что не соответствует конечному продукту $K_2SO_3$.
• 2) $H_2S$ (сероводород) – в этом соединении сера имеет степень окисления -2, в то время как в $SO_2$ она +4. Переход от $SO_2$ к $H_2S$ является реакцией восстановления и не вписывается в данную логическую цепь превращений.
• 3) $KOH$ (гидроксид калия) – это щелочь, реагент, необходимый для получения конечной соли из кислоты или кислотного оксида, а не промежуточный продукт превращения соединений серы.

Полная цепочка превращений выглядит так: $S \xrightarrow{+O_2} SO_2 \xrightarrow{+H_2O} H_2SO_3 \xrightarrow{+2KOH} K_2SO_3$.

Ответ: 4) $H_2SO_3$.

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

А. При определении запаха вещества сосуд с веществом надо поднести к носу и сделать вдох.

Б. При попадании раствора щёлочи на кожу рук следует промыть обожжённый участок 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, чтобы определить его правильность с точки зрения техники безопасности в химической лаборатории.

А. При определении запаха вещества сосуд с веществом надо поднести к носу и сделать вдох.

Данное утверждение является неверным. Это грубое нарушение правил безопасности. Правильный способ определения запаха заключается в том, чтобы держать сосуд на расстоянии от лица и, делая лёгкие движения ладонью над горлышком сосуда, направлять пары вещества к носу. Прямое вдыхание паров из сосуда может вызвать отравление или химический ожог дыхательных путей, так как многие химические вещества летучи и токсичны.

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

Данное утверждение является верным. Это правильная последовательность действий при оказании первой помощи при химическом ожоге щёлочью. Сначала поражённый участок кожи необходимо обильно промывать проточной водой в течение длительного времени (10-15 минут), чтобы смыть основное количество щёлочи. Затем, для нейтрализации её остатков, применяется слабый раствор кислоты. Борная кислота ($H_3BO_3$) является слабой кислотой и подходит для этой цели.

Таким образом, верно только утверждение Б.

Ответ: 2

11. Выберите вещества, с которыми реагирует оксид серы(VI):

1) гидроксид кальция

2) оксид фосфора(V)

3) сульфат калия

4) соляная кислота

5) оксид бария

Оксид серы(VI), химическая формула которого $SO_3$, является типичным кислотным оксидом. Кислотные оксиды характеризуются способностью реагировать с веществами, проявляющими основные или амфотерные свойства (основаниями, основными и амфотерными оксидами), а также с водой. Проанализируем каждый из предложенных вариантов на предмет взаимодействия с $SO_3$.

1) гидроксид кальция

Гидроксид кальция, $Ca(OH)_2$, — это сильное основание (щёлочь). Кислотные оксиды вступают в реакцию нейтрализации с основаниями, образуя соль и воду. В данном случае продуктами реакции будут сульфат кальция и вода. Уравнение реакции: $SO_3 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaSO_4 \downarrow + H_2O$. Реакция протекает. Ответ: реагирует.

2) оксид фосфора(V)

Оксид фосфора(V), $P_2O_5$, также является кислотным оксидом (ему соответствует ортофосфорная кислота $H_3PO_4$). Вещества, обладающие одинаковым химическим характером (в данном случае оба кислотные оксиды), как правило, не взаимодействуют друг с другом. Ответ: не реагирует.

3) сульфат калия

Сульфат калия, $K_2SO_4$, — это соль, образованная сильным основанием ($KOH$) и сильной кислотой ($H_2SO_4$). Оксид серы(VI) является ангидридом серной кислоты. Реакция между оксидом и солью той же кислоты не идет. Ответ: не реагирует.

4) соляная кислота

Соляная кислота, $HCl$, — это сильная кислота. Кислотный оксид $SO_3$ не будет реагировать с другой кислотой, так как оба вещества проявляют кислотные свойства. Ответ: не реагирует.

5) оксид бария

Оксид бария, $BaO$, является основным оксидом. Кислотный оксид $SO_3$ активно реагирует с основным оксидом с образованием соответствующей соли — сульфата бария. Уравнение реакции: $SO_3 + BaO \rightarrow BaSO_4 \downarrow$. Реакция протекает. Ответ: реагирует.

Таким образом, вещества, с которыми реагирует оксид серы(VI), — это гидроксид кальция и оксид бария.