Страница 170 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

12. Установите соответствие между формулой вещества и классом/ группой соединений, к которому(ой) относится это вещество.

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА

А) $P_2O_5$

Б) $MgCO_3$

В) $H_3PO_4$

Г) $K_2O$

КЛАСС/ГРУППА СОЕДИНЕНИЙ

1) основной оксид

2) кислотный оксид

3) соль

4) кислота

5) основание

А) P₂O₅
Вещество $P_2O_5$ (оксид фосфора(V)) представляет собой соединение неметалла (фосфора) с кислородом. Оксиды неметаллов, которым соответствуют кислоты, классифицируются как кислотные оксиды. Оксиду $P_2O_5$ соответствует ортофосфорная кислота ($H_3PO_4$). Характерным свойством кислотных оксидов является их реакция с водой с образованием кислоты и реакция с основаниями с образованием соли и воды. Следовательно, $P_2O_5$ относится к классу кислотных оксидов.
Ответ: 2

Б) MgCO₃
Вещество $MgCO_3$ (карбонат магния) состоит из катиона металла ($Mg^{2+}$) и аниона кислотного остатка ($CO_3^{2-}$). Соединения, образованные катионами металлов и анионами кислотных остатков, называются солями. Карбонат магния является солью, образованной металлом магнием и угольной кислотой ($H_2CO_3$).
Ответ: 3

В) H₃PO₄
Вещество $H_3PO_4$ (ортофосфорная кислота) по своему составу относится к классу кислот. Согласно определению, кислоты — это сложные вещества, молекулы которых состоят из одного или нескольких атомов водорода, способных замещаться на атомы металлов, и кислотного остатка. В молекуле $H_3PO_4$ присутствуют три атома водорода и кислотный остаток фосфат-ион ($PO_4^{3-}$).
Ответ: 4

Г) K₂O
Вещество $K_2O$ (оксид калия) является оксидом металла. Калий — это щелочной металл, и его оксид проявляет ярко выраженные основные свойства. Основные оксиды — это оксиды металлов, которым соответствуют основания (гидроксиды). Оксиду калия соответствует гидроксид калия ($KOH$) — сильное основание (щёлочь). $K_2O$ реагирует с водой, образуя щёлочь, и с кислотами, образуя соль и воду, что характерно для основных оксидов.
Ответ: 1

13. К 240 г раствора с массовой долей нитрата железа(II) 2 % добавили избыток раствора гидроксида натрия. Определите массу выпавшего осадка.

Дано:

$m_{р-ра}(Fe(NO_3)_2) = 240 \text{ г}$

$\omega(Fe(NO_3)_2) = 2 \% = 0.02$

Раствор $NaOH$ в избытке

Перевод в СИ:

$m_{р-ра}(Fe(NO_3)_2) = 0.24 \text{ кг}$

Найти:

$m(осадка) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение химической реакции. Нитрат железа(II) вступает в реакцию ионного обмена с гидроксидом натрия. В результате образуется нерастворимое в воде основание — гидроксид железа(II), которое выпадает в осадок, и растворимая соль — нитрат натрия. Поскольку гидроксид натрия взят в избытке, весь нитрат железа(II) прореагирует полностью.

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

2. Определим массу чистого нитрата железа(II) в исходном 240 г раствора с массовой долей 2%.

$m(Fe(NO_3)_2) = m_{р-ра}(Fe(NO_3)_2) \times \omega(Fe(NO_3)_2) = 240 \text{ г} \times 0.02 = 4.8 \text{ г}$

3. Рассчитаем молярные массы реагента, по которому ведется расчет (нитрата железа(II)), и продукта реакции (гидроксида железа(II)). Используем относительные атомные массы, округленные до целых чисел: $Ar(Fe)=56$, $Ar(N)=14$, $Ar(O)=16$, $Ar(H)=1$.

Молярная масса нитрата железа(II):
$M(Fe(NO_3)_2) = 56 + 2 \times (14 + 3 \times 16) = 56 + 2 \times (14 + 48) = 56 + 124 = 180 \text{ г/моль}$.

Молярная масса гидроксида железа(II):
$M(Fe(OH)_2) = 56 + 2 \times (16 + 1) = 56 + 2 \times 17 = 56 + 34 = 90 \text{ г/моль}$.

4. Найдем количество вещества нитрата железа(II), содержащегося в растворе.

$n(Fe(NO_3)_2) = \frac{m(Fe(NO_3)_2)}{M(Fe(NO_3)_2)} = \frac{4.8 \text{ г}}{180 \text{ г/моль}} = \frac{48}{1800} \text{ моль} = \frac{2}{75} \text{ моль}$

5. По уравнению реакции, стехиометрическое соотношение между $Fe(NO_3)_2$ и $Fe(OH)_2$ составляет 1:1. Следовательно, количество вещества образовавшегося осадка равно количеству вещества прореагировавшего нитрата железа(II).

$n(Fe(OH)_2) = n(Fe(NO_3)_2) = \frac{2}{75} \text{ моль}$

6. Рассчитаем массу выпавшего осадка гидроксида железа(II).

$m(Fe(OH)_2) = n(Fe(OH)_2) \times M(Fe(OH)_2) = \frac{2}{75} \text{ моль} \times 90 \text{ г/моль} = \frac{180}{75} \text{ г} = 2.4 \text{ г}$

Ответ: масса выпавшего осадка составляет 2,4 г.

14. Медную проволоку прокалили на воздухе. Образовавшийся на ней чёрный налет соскоблили, поместили в пробирку, добавили раствор серной кислоты и подогрели. Образовался раствор голубого цвета. Напишите уравнения соответствующих реакций.

Решение

В данной задаче описана последовательность двух химических превращений. Разберём каждый этап и запишем соответствующее уравнение реакции.

1. Прокаливание медной проволоки на воздухе.

При сильном нагревании (прокаливании) на воздухе металлическая медь ($Cu$), имеющая красно-розовый цвет, взаимодействует с кислородом ($O_2$). В результате на её поверхности образуется плотный налёт чёрного цвета. Это вещество — оксид меди(II) ($CuO$).

Уравнение реакции горения меди:

$2Cu + O_2 \xrightarrow{t} 2CuO$

2. Взаимодействие чёрного налёта с раствором серной кислоты.

Полученный чёрный налёт (оксид меди(II)) является основным оксидом. При его добавлении к раствору серной кислоты ($H_2SO_4$) и последующем нагревании происходит реакция обмена. Основный оксид реагирует с кислотой, образуя соль и воду. В данном случае продуктами реакции являются сульфат меди(II) ($CuSO_4$) и вода ($H_2O$). Раствор сульфата меди(II) имеет характерный голубой цвет, что и наблюдается по условию задачи.

Уравнение реакции оксида меди(II) с серной кислотой:

$CuO + H_2SO_4 \xrightarrow{t} CuSO_4 + H_2O$

Ответ:

Уравнения соответствующих реакций:

$2Cu + O_2 \xrightarrow{t} 2CuO$

$CuO + H_2SO_4 \xrightarrow{t} CuSO_4 + H_2O$

1. Порядковый номер элемента соответствует

1) числу электронов на внешнем слое атома

2) числу нейтронов в ядре атома

3) сумме числа протонов и нейтронов в ядре

4) числу электронов в атоме

Порядковый номер элемента в периодической системе химических элементов (также называемый атомным номером и обозначаемый как $Z$) — это фундаментальная характеристика, определяющая его химические свойства. По определению, порядковый номер равен числу протонов в ядре атома. Проанализируем предложенные варианты, чтобы найти, чему ещё он соответствует.

1) числу электронов на внешнем слое атома
Это утверждение неверно. Число электронов на внешнем энергетическом уровне (валентных электронов) определяет принадлежность элемента к определенной группе в периодической таблице (для элементов главных подгрупп) и его химическую активность. Однако оно не равно порядковому номеру. Например, литий (Li, $Z=3$) и натрий (Na, $Z=11$) имеют по одному электрону на внешнем слое, но их порядковые номера различны.

2) числу нейтронов в ядре атома
Это утверждение неверно. Атомы одного и того же элемента могут содержать разное количество нейтронов. Такие атомы называются изотопами. Например, у углерода ($Z=6$) существуют изотопы углерод-12 (6 нейтронов) и углерод-14 (8 нейтронов). Порядковый номер у них одинаковый, а число нейтронов — разное.

3) сумме числа протонов и нейтронов в ядре
Это утверждение неверно. Сумма числа протонов ($Z$) и нейтронов ($N$) называется массовым числом ($A = Z + N$) и характеризует массу ядра. Порядковый номер — это только число протонов.

4) числу электронов в атоме
Это утверждение верно. Атом является электронейтральной частицей, то есть его суммарный электрический заряд равен нулю. Это достигается за счет того, что положительный заряд всех протонов в ядре компенсируется отрицательным зарядом всех электронов в электронной оболочке. Поскольку заряд протона по абсолютной величине равен заряду электрона, их количество в нейтральном атоме должно быть одинаковым. Таким образом, порядковый номер элемента, равный числу протонов, также равен и общему числу электронов в нейтральном атоме.

Ответ: 4) числу электронов в атоме.

2. Выберите самый активный неметалл.

1) фтор

2) хлор

3) бром

4) кислород

Решение

Активность неметаллов определяется их электроотрицательностью — способностью атома притягивать к себе электроны. В периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева неметаллические свойства и электроотрицательность усиливаются в периодах слева направо и ослабевают в главных подгруппах сверху вниз. Следовательно, самый активный неметалл расположен в правом верхнем углу таблицы (за исключением благородных газов).

Рассмотрим положение предложенных элементов в периодической таблице:

• Фтор (F) — 2-й период, 17-я группа (VIIA).
• Хлор (Cl) — 3-й период, 17-я группа (VIIA).
• Бром (Br) — 4-й период, 17-я группа (VIIA).
• Кислород (O) — 2-й период, 16-я группа (VIA).

Среди галогенов (фтор, хлор, бром), находящихся в одной группе, активность уменьшается сверху вниз. Таким образом, фтор активнее хлора, а хлор активнее брома.

Сравнивая фтор и кислород, которые находятся в одном периоде, мы видим, что фтор расположен правее кислорода. Активность неметаллов в периоде возрастает слева направо. Следовательно, фтор является более активным неметаллом, чем кислород.

Таким образом, фтор является самым активным неметаллом из представленного списка. Фактически, фтор — самый электроотрицательный и химически активный элемент из всех.

Ответ: 1) фтор.

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

1) $CaO$ и $PCl_5$

2) $NaCl$ и $CH_4$

3) $CO_2$ и $H_2$

4) $KBr$ и $S_8$

Для правильного выбора необходимо проанализировать тип химической связи в каждой паре веществ. Ионная связь возникает между атомами металла и неметалла с большой разницей в электроотрицательности. Ковалентная неполярная связь образуется между одинаковыми атомами неметаллов.

Рассмотрим предложенные варианты:

1) $CaO$ и $PCl_5$
$CaO$ (оксид кальция) — вещество, образованное типичным металлом ($Ca$) и неметаллом ($O$). Связь между ними ионная.
$PCl_5$ (пентахлорид фосфора) — вещество, образованное двумя разными неметаллами: фосфором ($P$) и хлором ($Cl$). Их электроотрицательности различны, поэтому связь $P-Cl$ является ковалентной полярной.
Данная пара не подходит, так как второе вещество имеет полярную ковалентную связь.

2) $NaCl$ и $CH_4$
$NaCl$ (хлорид натрия) — вещество, образованное металлом ($Na$) и неметаллом ($Cl$). Связь ионная.
$CH_4$ (метан) — вещество, образованное двумя разными неметаллами: углеродом ($C$) и водородом ($H$). Связь $C-H$ является ковалентной полярной (хотя и со небольшой разницей электроотрицательностей).
Данная пара не подходит, так как во втором веществе связь ковалентная полярная.

3) $CO_2$ и $H_2$
$CO_2$ (диоксид углерода) — вещество, образованное двумя неметаллами ($C$ и $O$). Связь $C=O$ является ковалентной полярной. Первое вещество не соответствует условию.
$H_2$ (водород) — вещество, образованное двумя одинаковыми атомами неметалла ($H$). Связь является ковалентной неполярной.
Данная пара не подходит, так как в первом веществе связь не ионная.

4) $KBr$ и $S_8$
$KBr$ (бромид калия) — вещество, образованное типичным металлом ($K$) и неметаллом ($Br$). Связь между ними ионная.
$S_8$ (сера) — простое вещество, молекула которого состоит из восьми одинаковых атомов неметалла серы ($S$). Связь $S-S$ между одинаковыми атомами является ковалентной неполярной.
Эта пара полностью удовлетворяет условию задачи.

Ответ: 4

4. Выберите вещество с молекулярной кристаллической решёткой.

1) оксид кремния(IV)

2) хлорид натрия

3) бром

4) алмаз

Чтобы выбрать вещество с молекулярной кристаллической решёткой, нужно рассмотреть тип химической связи и структуру каждого вещества в твёрдом агрегатном состоянии. Кристаллическая решётка называется молекулярной, если в её узлах находятся молекулы, связанные между собой слабыми межмолекулярными силами.

1) оксид кремния(IV)

Оксид кремния(IV) ($SiO_2$), известный как кварц, является соединением с ковалентной полярной связью. Однако в его кристалле атомы кремния и кислорода соединены в одну гигантскую трёхмерную сетку прочными ковалентными связями. Такая структура называется атомной кристаллической решёткой. Вещества с атомной решёткой очень твёрдые и тугоплавкие.

2) хлорид натрия

Хлорид натрия ($NaCl$) — это ионное соединение. Его кристалл состоит из положительно заряженных ионов натрия ($Na^+$) и отрицательно заряженных ионов хлора ($Cl^-$), которые удерживаются вместе силами электростатического притяжения. Такая решётка называется ионной. Вещества с ионной решёткой, как правило, твёрдые, хрупкие и имеют высокие температуры плавления.

3) бром

Бром ($Br_2$) — это простое вещество-неметалл. Он состоит из двухатомных молекул $Br_2$. В твёрдом состоянии эти отдельные молекулы удерживаются в узлах кристаллической решётки слабыми межмолекулярными силами (силами Ван-дер-Ваальса). Это и есть молекулярная кристаллическая решётка. Вещества с такой решёткой обычно имеют низкие температуры плавления и кипения.

4) алмаз

Алмаз является аллотропной модификацией углерода (C). В его структуре каждый атом углерода соединён прочными ковалентными связями с четырьмя соседними атомами углерода, образуя единый гигантский каркас. Следовательно, алмаз имеет атомную кристаллическую решётку, что объясняет его исключительную твёрдость.

Сравнив все варианты, мы приходим к выводу, что молекулярную кристаллическую решётку имеет бром.

Ответ: 3

5. Выберите формулы пары гидроксидов, в которой первый гидроксид — основной, а второй — амфотерный.

1) $\text{Cu}(\text{OH})_2$, $\text{Fe}_2\text{O}_3$

2) $\text{KOH}$, $\text{Cr}(\text{OH})_3$

3) $\text{H}_2\text{SO}_4$, $\text{Zn}(\text{OH})_2$

4) $\text{Mg}(\text{OH})_2$, $\text{AlCl}_3$

Для решения этой задачи необходимо проанализировать каждую пару веществ и определить их химические свойства. Требуется найти пару, где первое вещество — основный гидроксид, а второе — амфотерный гидроксид.

1) $Cu(OH)_2, Fe_2O_3$

$Cu(OH)_2$ (гидроксид меди(II)) — это гидроксид, проявляющий основные свойства (является нерастворимым основанием). Первое условие выполняется. $Fe_2O_3$ (оксид железа(III)) — это оксид, а не гидроксид. Хотя он и проявляет амфотерные свойства, данная пара не подходит, так как второе вещество не является гидроксидом.

2) $KOH, Cr(OH)_3$

$KOH$ (гидроксид калия) — это гидроксид щелочного металла, сильное основание (щёлочь), то есть является основным гидроксидом. Первое условие выполняется. $Cr(OH)_3$ (гидроксид хрома(III)) — это амфотерный гидроксид. Он реагирует как с кислотами (проявляя основные свойства), так и со щелочами (проявляя кислотные свойства). Второе условие выполняется. Таким образом, эта пара полностью соответствует условию задачи.

3) $H_2SO_4, Zn(OH)_2$

$H_2SO_4$ (серная кислота) — это кислота, а не основный гидроксид. Первое условие не выполняется. $Zn(OH)_2$ (гидроксид цинка) является амфотерным гидроксидом, но так как первое вещество не подходит, вся пара неверна.

4) $Mg(OH)_2, AlCl_3$

$Mg(OH)_2$ (гидроксид магния) — это гидроксид, проявляющий основные свойства (нерастворимое основание). Первое условие выполняется. $AlCl_3$ (хлорид алюминия) — это соль, а не гидроксид. Второе условие не выполняется.

Проанализировав все варианты, мы приходим к выводу, что только пара под номером 2 удовлетворяет условиям задачи: $KOH$ — основный гидроксид, а $Cr(OH)_3$ — амфотерный гидроксид.

Ответ: 2