Страница 171 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

6. В одну стадию можно осуществить превращение

1) $\text{SiO}_2 \rightarrow \text{H}_2\text{SiO}_3$

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

3) $\text{BaCl}_2 \rightarrow \text{BaSO}_4$

4) $\text{Fe(OH)}_2 \rightarrow \text{Fe}_2\text{O}_3$

Для определения, какое из предложенных превращений можно осуществить в одну стадию, необходимо проанализировать химические свойства исходных и конечных веществ в каждой из реакций.

Оксид кремния(IV) ($SiO_2$) является кислотным оксидом, однако он нерастворим в воде и не реагирует с ней напрямую. Следовательно, получить кремниевую кислоту ($H_2SiO_3$) из оксида кремния(IV) в одну стадию (например, простой гидратацией) невозможно. Для осуществления этого превращения требуется как минимум две стадии:
1. Получение растворимой соли-силиката, например, при сплавлении $SiO_2$ со щелочью: $SiO_2 + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2SiO_3 + H_2O$.
2. Действие на силикат более сильной кислоты (например, соляной) для вытеснения нерастворимой кремниевой кислоты из соли: $Na_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow H_2SiO_3 \downarrow + 2NaCl$.
Ответ: Превращение невозможно осуществить в одну стадию.

Оксид меди(II) ($CuO$) — это основный оксид. Однако, как и многие другие оксиды переходных металлов, он нерастворим в воде и не вступает с ней в реакцию с образованием гидроксида. Чтобы получить гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$), необходимо сначала перевести оксид в растворимую соль, а затем осадить гидроксид действием щёлочи. Это также двухстадийный процесс:
1. Растворение оксида в кислоте для получения соли: $CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$.
2. Осаждение гидроксида из раствора соли: $CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$.
Ответ: Превращение невозможно осуществить в одну стадию.

Хлорид бария ($BaCl_2$) — это растворимая в воде соль, а сульфат бария ($BaSO_4$) — нерастворимая соль. Данное превращение является классической реакцией ионного обмена, которая протекает в одну стадию при добавлении к раствору хлорида бария любого вещества, содержащего сульфат-ионы ($SO_4^{2-}$), например, серной кислоты или растворимой соли-сульфата. В результате реакции мгновенно выпадает белый осадок сульфата бария.
Пример уравнения реакции: $BaCl_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2NaCl$.
Эта реакция является качественной реакцией на ионы бария и сульфат-ионы и выполняется в одну простую операцию.
Ответ: Превращение можно осуществить в одну стадию.

Это превращение включает в себя изменение степени окисления железа с +2 в гидроксиде железа(II) ($Fe(OH)_2$) до +3 в оксиде железа(III) ($Fe_2O_3$). Это означает, что помимо разложения (дегидратации) происходит процесс окисления. Реакцию можно записать в виде одного уравнения, которое описывает процесс прокаливания (сильного нагревания) гидроксида железа(II) в присутствии кислорода воздуха:
$4Fe(OH)_2 + O_2 \xrightarrow{t} 2Fe_2O_3 + 4H_2O$.
Хотя данный процесс можно осуществить в одну лабораторную операцию (прокаливание), он является более сложным по своей химической сути (сочетание окисления и разложения) по сравнению с простой реакцией ионного обмена в пункте 3.
Ответ: Превращение можно осуществить в одну стадию, но оно представляет собой сложный окислительно-восстановительный процесс.

7. Выберите уравнение химической реакции, отражающее превращение железа

$Fe^{+2} \rightarrow Fe^{+3}$

1) $Fe + 2HCl = FeCl_2 + H_2$

2) $2FeCl_2 + Cl_2 = 2FeCl_3$

3) $Zn + FeSO_4 = ZnSO_4 + Fe$

4) $FeO + H_2 = Fe + H_2O$

В задании требуется выбрать уравнение химической реакции, которое соответствует схеме превращения $Fe^{+2} \rightarrow Fe^{+3}$. Это означает, что в ходе реакции степень окисления железа должна повыситься с +2 до +3. Проанализируем каждый из предложенных вариантов.

Решение

1) $Fe + 2HCl = FeCl_2 + H_2$
В данной реакции железо ($Fe$) вступает как простое вещество со степенью окисления 0. В продукте реакции, хлориде железа(II) ($FeCl_2$), степень окисления железа равна +2. Следовательно, происходит изменение степени окисления: $Fe^0 \rightarrow Fe^{+2}$. Этот вариант не подходит.

2) $2FeCl_2 + Cl_2 = 2FeCl_3$
В исходном веществе, хлориде железа(II) ($FeCl_2$), железо имеет степень окисления +2. В продукте, хлориде железа(III) ($FeCl_3$), степень окисления железа становится +3. Таким образом, происходит искомое превращение: $Fe^{+2} \rightarrow Fe^{+3}$. Этот вариант подходит.

3) $Zn + FeSO_4 = ZnSO_4 + Fe$
В сульфате железа(II) ($FeSO_4$) степень окисления железа равна +2. В результате реакции образуется простое вещество железо ($Fe$) со степенью окисления 0. Здесь происходит процесс восстановления железа: $Fe^{+2} \rightarrow Fe^0$. Этот вариант не подходит.

4) $FeO + H_2 = Fe + H_2O$
В оксиде железа(II) ($FeO$) степень окисления железа равна +2. В продуктах реакции образуется металлическое железо ($Fe$) со степенью окисления 0. В этом случае также происходит восстановление железа: $Fe^{+2} \rightarrow Fe^0$. Этот вариант не подходит.

Таким образом, единственное уравнение, отражающее превращение железа из степени окисления +2 в +3, — это уравнение под номером 2.

Ответ: 2.

8. Охарактеризуйте химическую реакцию $CaO + H_2O = Ca(OH)_2$

1) экзотермическая, соединения, не ОВР

2) экзотермическая, замещения, ОВР

3) эндотермическая, замещения, ОВР

4) эндотермическая, обмена, не ОВР

Решение:

Для полной характеристики химической реакции $CaO + H₂O = Ca(OH)₂$ необходимо проанализировать её по нескольким классификационным признакам, которые предложены в вариантах ответа.

1. Тепловой эффект реакции

Реакция взаимодействия оксида кальция (негашёной извести) с водой, известная как «гашение извести», протекает с выделением большого количества теплоты. Процесс, сопровождающийся выделением тепла в окружающую среду, называется экзотермическим. Следовательно, данная реакция является экзотермической.

2. Тип реакции по числу и составу реагентов и продуктов

В этой реакции из двух исходных веществ, оксида кальция ($CaO$) и воды ($H₂O$), образуется одно новое, более сложное вещество — гидроксид кальция ($Ca(OH)₂$). Реакции, в которых из двух или более простых или сложных веществ образуется одно более сложное вещество, классифицируются как реакции соединения.

3. Изменение степеней окисления элементов (принадлежность к ОВР)

Чтобы определить, является ли реакция окислительно-восстановительной (ОВР), необходимо сравнить степени окисления всех элементов в реагентах и продуктах.

Уравнение реакции со степенями окисления:

$\overset{+2}{Ca}\overset{-2}{O} + \overset{+1}{H}_2\overset{-2}{O} = \overset{+2}{Ca}(\overset{-2}{O}\overset{+1}{H})_2$

• Степень окисления кальция (Ca) до и после реакции: $+2$.
• Степень окисления кислорода (O) до и после реакции: $-2$.
• Степень окисления водорода (H) до и после реакции: $+1$.

Поскольку ни один элемент не изменил свою степень окисления, данная реакция не является окислительно-восстановительной (не ОВР).

Таким образом, реакция $CaO + H₂O = Ca(OH)₂$ является экзотермической, реакцией соединения и не является ОВР. Эта характеристика полностью соответствует варианту ответа №1.

Ответ: 1) экзотермическая, соединения, не ОВР.

9. В генетическом ряду $Li \to Li_2O \to \dots \to LiNO_3$ пропущена формула

1) $LiCl$

2) $HNO_3$

3) $Li_3N$

4) $LiOH$

Решение

Генетический ряд представляет собой цепочку химических превращений, в которой вещества, содержащие один и тот же химический элемент (в данном случае литий), последовательно превращаются друг в друга, как правило, с усложнением строения или изменением класса соединения.

Рассмотрим заданную цепочку превращений: $Li \rightarrow Li_2O \rightarrow ... \rightarrow LiNO_3$.

1. Первый переход: $Li \rightarrow Li_2O$.
Литий ($Li$) — это активный щелочной металл. При взаимодействии с кислородом он образует оксид лития ($Li_2O$).
Уравнение реакции: $4Li + O_2 \rightarrow 2Li_2O$.
Оксид лития ($Li_2O$) является основным оксидом.

2. Второй переход: $Li_2O \rightarrow ...$ (пропущенное вещество).
Согласно свойствам генетических рядов, основный оксид должен превратиться в соответствующее ему основание (гидроксид). Это происходит при реакции основного оксида с водой.
Уравнение реакции: $Li_2O + H_2O \rightarrow 2LiOH$.
Таким образом, пропущенным веществом является гидроксид лития ($LiOH$), который является щелочью (растворимым основанием).

3. Третий переход: $... \rightarrow LiNO_3$.
Проверим, возможно ли из полученного нами гидроксида лития ($LiOH$) получить конечный продукт — нитрат лития ($LiNO_3$). Нитрат лития — это соль, которая может быть получена в результате реакции нейтрализации между основанием ($LiOH$) и соответствующей кислотой (азотной кислотой, $HNO_3$).
Уравнение реакции: $LiOH + HNO_3 \rightarrow LiNO_3 + H_2O$.
Этот переход логичен и завершает цепочку.

Полная схема генетического ряда выглядит следующим образом:
$Li \rightarrow Li_2O \rightarrow LiOH \rightarrow LiNO_3$
Проанализировав предложенные варианты, мы видим, что формула $LiOH$ находится под номером 4. Другие варианты не подходят: $LiCl$ (хлорид лития) и $Li_3N$ (нитрид лития) представляют другие ветви генетических превращений, а $HNO_3$ (азотная кислота) является реагентом для получения конечного продукта, а не промежуточным соединением лития в этой цепи.

Ответ: 4) LiOH

10. Верны ли утверждения о правилах безопасного обращения с препаратами бытовой химии?

А. Объём используемых жидких веществ и растворов в пробирке не должен превышать 5 мл.

Б. При работе с препаратами бытовой химии, содержащими кислоты, необходимо использовать резиновые перчатки.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Решение:

Проанализируем каждое утверждение по отдельности для определения их истинности.

А. Объём используемых жидких веществ и растворов в пробирке не должен превышать 5 мл.
Это утверждение является стандартным правилом техники безопасности при работе в химической лаборатории. Пробирки следует заполнять не более чем на 1/3–1/4 их объёма, чтобы избежать разбрызгивания или выброса содержимого при нагревании или смешивании реагентов. Объём стандартной школьной пробирки составляет около 20-25 мл, следовательно, безопасный объём жидкости в ней — примерно 5-8 мл. Ограничение в 5 мл является разумной и безопасной мерой предосторожности, особенно для начинающих. Таким образом, это утверждение является верным в контексте правил безопасной работы.

Б. При работе с препаратами бытовой химии, содержащими кислоты, необходимо использовать резиновые перчатки.
Данное утверждение абсолютно верно. Кислоты (например, соляная, щавелевая, лимонная), входящие в состав многих чистящих средств, являются едкими веществами. При контакте с кожей они могут вызвать серьёзные химические ожоги. Поэтому использование средств индивидуальной защиты, а именно резиновых перчаток, является обязательным и ключевым правилом безопасности для защиты рук от их агрессивного воздействия.

Поскольку оба утверждения описывают важные и верные правила техники безопасности при обращении с химическими веществами, правильный вариант ответа — тот, в котором указано, что оба утверждения верны.

Ответ: 3

11. Выберите вещества, с которыми реагирует гидроксид натрия:

1) гидроксид кальция

2) оксид магния

3) сульфат меди

4) фосфорная кислота

5) хлорид бария

Гидроксид натрия ($NaOH$) — это сильное растворимое основание (щёлочь). Для ответа на вопрос необходимо проанализировать его химические свойства и возможность реакции с каждым из предложенных веществ.

1) гидроксид кальция

Гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) — это также сильное основание (щёлочь). Основания между собой не реагируют.
Ответ: не реагирует.

2) оксид магния

Оксид магния ($MgO$) является оснóвным оксидом. Основания (включая щёлочи) не вступают в реакцию с оснóвными оксидами.
Ответ: не реагирует.

3) сульфат меди

Сульфат меди(II) ($CuSO_4$) — это растворимая соль. Щёлочи реагируют с растворами солей, если в результате реакции обмена образуется нерастворимое вещество (осадок) или газ. При взаимодействии гидроксида натрия с сульфатом меди(II) выпадает осадок гидроксида меди(II) голубого цвета.
Уравнение реакции: $2NaOH + CuSO_4 \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + Na_2SO_4$
Ответ: реагирует.

4) фосфорная кислота

Фосфорная кислота ($H_3PO_4$) является кислотой. Гидроксид натрия, как типичное основание, вступает с кислотой в реакцию нейтрализации, в результате которой образуются соль и вода.
Пример уравнения реакции (с образованием средней соли): $3NaOH + H_3PO_4 \rightarrow Na_3PO_4 + 3H_2O$
Ответ: реагирует.

5) хлорид бария

Хлорид бария ($BaCl_2$) — это растворимая соль. Реакция обмена между щёлочью и солью возможна только при образовании осадка или газа. В данном случае гипотетические продукты реакции — хлорид натрия ($NaCl$) и гидроксид бария ($Ba(OH)_2$) — являются растворимыми в воде веществами. Следовательно, реакция не протекает.
$2NaOH + BaCl_2 \rightarrow 2NaCl + Ba(OH)_2$ (реакция не идёт)
Ответ: не реагирует.

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

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВАКЛАСС/ГРУППА СОЕДИНЕНИЙ

А) $HNO_3$1) основной оксид

Б) $SiO_2$2) кислотный оксид

В) $K_3PO_4$3) соль

Г) $Cu(OH)_2$4) кислота

5) основание

А) Вещество с формулой $HNO_3$ — это азотная кислота. Соединения, формулы которых начинаются с атома водорода (на первом месте в формуле) и содержат кислотный остаток (в данном случае $NO_3^−$), относятся к классу кислот.
Ответ: 4

Б) Вещество с формулой $SiO_2$ — это оксид кремния(IV). Оксиды — это бинарные соединения элементов с кислородом. Так как кремний (Si) является неметаллом, его высший оксид $SiO_2$ является кислотным оксидом. Кислотным оксидам соответствуют кислоты (в данном случае кремниевая кислота $H_2SiO_3$).
Ответ: 2

В) Вещество с формулой $K_3PO_4$ — это фосфат калия. Соединения, которые состоят из катионов металла (в данном случае калия $K^+$) и анионов кислотного остатка (в данном случае фосфат-иона $PO_4^{3−}$), относятся к классу солей.
Ответ: 3

Г) Вещество с формулой $Cu(OH)_2$ — это гидроксид меди(II). Соединения, состоящие из катионов металла (в данном случае меди $Cu^{2+}$) и одной или нескольких гидроксогрупп ($OH^−$), относятся к классу оснований.
Ответ: 5