Страница 25 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

3. Выберите два элемента, которые в Периодической системе находятся в главных подгруппах (А-группах).

Решение

В Периодической системе химических элементов элементы делятся на те, что находятся в главных подгруппах (А-группах), и те, что находятся в побочных подгруппах (В-группах).

Элементы главных подгрупп — это s-элементы и p-элементы. У атомов этих элементов валентные электроны (электроны внешнего слоя) находятся на s- и p-орбиталях. К ним относятся элементы 1-й, 2-й и с 13-й по 18-ю группы (или в старой номенклатуре IA, IIA, IIIA, IVA, VA, VIA, VIIA, VIIIA группы).

Элементы побочных подгрупп — это d-элементы (переходные металлы) и f-элементы (лантаноиды и актиноиды).

Для ответа на вопрос необходимо выбрать два любых элемента, относящихся к A-группам. В качестве примеров можно привести следующие элементы:

1. Калий (K). Калий расположен в 4-м периоде, I группе, главной подгруппе (IA). Его порядковый номер — 19. Электронная конфигурация атома калия: $1s^22s^22p^63s^23p^64s^1$. Внешний электрон находится на s-подуровне, следовательно, калий является s-элементом и относится к главной подгруппе.

2. Кислород (O). Кислород расположен во 2-м периоде, VI группе, главной подгруппе (VIA). Его порядковый номер — 8. Электронная конфигурация атома кислорода: $1s^22s^22p^4$. На внешнем p-подуровне находятся 4 электрона, следовательно, кислород является p-элементом и относится к главной подгруппе.

Таким образом, и калий, и кислород являются элементами главных подгрупп. Другими примерами могут быть: Li, Be, B, C, N, F, Ne, Mg, Al, Si, P, S, Cl, Ar и т.д.

Ответ: Калий (K) и Кислород (O).

4. Запись $O_2$ означает

1) один атом кислорода 2) две молекулы кислорода

3) одна молекула кислорода 4) два атома кислорода

Решение

В химии для обозначения веществ используются химические формулы. Рассмотрим запись $O_2$.

Эта формула состоит из двух частей: 1. Символ химического элемента — O. Это символ кислорода. 2. Нижний индекс (подстрочная цифра) — 2. Индекс показывает, сколько атомов данного элемента входит в состав одной молекулы вещества. В данном случае индекс 2 означает, что молекула состоит из двух атомов кислорода.

Коэффициент (цифра перед формулой) показывает количество молекул. Если коэффициент отсутствует, он считается равным единице. Таким образом, запись $O_2$ означает одну молекулу вещества кислорода, которая, в свою очередь, состоит из двух атомов кислорода.

Проанализируем предложенные варианты ответов:

1) один атом кислорода
Неверно. Один атом кислорода обозначается просто символом элемента — $O$.

2) две молекулы кислорода
Неверно. Две молекулы кислорода обозначаются с помощью коэффициента 2 перед формулой — $2O_2$.

3) одна молекула кислорода
Верно. Запись $O_2$ обозначает одну молекулу кислорода, состоящую из двух атомов.

4) два атома кислорода
Неверно. Эта фраза описывает состав одной молекулы кислорода, но сама запись $O_2$ обозначает молекулу как единое целое. Два отдельных (не связанных в молекулу) атома кислорода были бы записаны как $2O$.

Ответ: 3) одна молекула кислорода.

5. Молекула уксусной кислоты состоит из двух атомов углерода, четырёх атомов водорода и двух атомов кислорода. Молекулярная формула уксусной кислоты

1) $C_2H_4O$

2) $CH_4O$

3) $C_2H_6O_2$

4) $C_2H_4O_2$

Дано:

Молекула уксусной кислоты состоит из:

• двух атомов углерода (C)
• четырёх атомов водорода (H)
• двух атомов кислорода (O)

Найти:

Молекулярную формулу уксусной кислоты.

Решение:

Молекулярная (или брутто-) формула химического соединения показывает, атомы каких элементов и в каком количестве входят в состав одной молекулы вещества. Для составления формулы необходимо указать символы химических элементов, из которых состоит молекула, и с помощью подстрочных индексов указать количество атомов каждого элемента.

Согласно условию задачи, в молекуле уксусной кислоты содержатся:

• 2 атома углерода (C), что в формуле записывается как $C_2$.
• 4 атома водорода (H), что в формуле записывается как $H_4$.
• 2 атома кислорода (O), что в формуле записывается как $O_2$.

Объединяя эти данные, получаем молекулярную формулу уксусной кислоты: $C_2H_4O_2$.

Сравним полученную формулу с предложенными вариантами ответов:

1. $C_2H_4O$ — неверно, не хватает одного атома кислорода.
2. $CH_4O$ — неверно, не хватает одного атома углерода и двух атомов кислорода.
3. $C_2H_6O_2$ — неверно, на два атома водорода больше, чем нужно.
4. $C_2H_4O_2$ — верно, полностью соответствует составу, описанному в условии.

Таким образом, правильный вариант ответа находится под номером 4.

Ответ: 4) $C_2H_4O_2$

6. Наименьшую относительную молекулярную массу имеет вещество, формула которого

1) $Al_2O_3$

2) $Fe_2O_3$

3) $B_2O_3$

4) $N_2O_3$

Химические формулы веществ:

1. $Al_2O_3$ (оксид алюминия)
2. $Fe_2O_3$ (оксид железа(III))
3. $B_2O_3$ (оксид бора)
4. $N_2O_3$ (оксид азота(III))

Вещество с наименьшей относительной молекулярной массой ($Mr$).

Чтобы найти вещество с наименьшей относительной молекулярной массой, необходимо рассчитать эту величину для каждого из предложенных вариантов. Относительная молекулярная масса ($Mr$) равна сумме относительных атомных масс ($Ar$) всех атомов, входящих в состав формульной единицы вещества. Для расчетов будем использовать округленные значения атомных масс из Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева:

• $Ar(Al) \approx 27$
• $Ar(Fe) \approx 56$
• $Ar(B) \approx 11$
• $Ar(N) \approx 14$
• $Ar(O) \approx 16$

Теперь проведем расчеты для каждого вещества.

1) Al₂O₃

Относительная молекулярная масса оксида алюминия:

$Mr(Al_2O_3) = 2 \cdot Ar(Al) + 3 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 27 + 3 \cdot 16 = 54 + 48 = 102$

2) Fe₂O₃

Относительная молекулярная масса оксида железа(III):

$Mr(Fe_2O_3) = 2 \cdot Ar(Fe) + 3 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 56 + 3 \cdot 16 = 112 + 48 = 160$

3) B₂O₃

Относительная молекулярная масса оксида бора:

$Mr(B_2O_3) = 2 \cdot Ar(B) + 3 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 11 + 3 \cdot 16 = 22 + 48 = 70$

4) N₂O₃

Относительная молекулярная масса оксида азота(III):

$Mr(N_2O_3) = 2 \cdot Ar(N) + 3 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 14 + 3 \cdot 16 = 28 + 48 = 76$

Сравнивая полученные значения относительных молекулярных масс:

• $Mr(Al_2O_3) = 102$
• $Mr(Fe_2O_3) = 160$
• $Mr(B_2O_3) = 70$
• $Mr(N_2O_3) = 76$

Наименьшее значение $Mr = 70$ соответствует оксиду бора ($B_2O_3$).

Также можно было прийти к выводу быстрее. Все вещества имеют общую формулу $Э_2O_3$, то есть содержат одинаковое число атомов кислорода (3) и одинаковое число атомов другого элемента (2). Следовательно, наименьшую относительную молекулярную массу будет иметь то вещество, в состав которого входит элемент $Э$ с наименьшей относительной атомной массой. Сравнив относительные атомные массы элементов $Al(27)$, $Fe(56)$, $B(11)$ и $N(14)$, можно сразу заключить, что наименьшую массу имеет бор, и, следовательно, $B_2O_3$ будет иметь наименьшую молекулярную массу.

3) $B_2O_3$

7. Валентность атома углерода не равна четырём в молекуле, формула которой

1) $CH_4$

2) $CS_2$

3) $CO_2$

4) $CO$

Чтобы найти молекулу, в которой валентность атома углерода не равна четырем, необходимо проанализировать строение каждого из предложенных веществ. Валентность элемента в ковалентном соединении определяется числом образованных им химических связей.

В молекуле метана ($CH_4$) атом углерода ($C$) соединен с четырьмя атомами водорода ($H$). Валентность водорода всегда равна I. Для образования устойчивой молекулы атом углерода формирует четыре одинарные ковалентные связи с четырьмя атомами водорода. Таким образом, число связей, образованных углеродом, равно четырем.

Ответ: валентность углерода равна IV.

В молекуле сероуглерода ($CS_2$) атом углерода ($C$) соединен с двумя атомами серы ($S$). Сера находится в той же группе, что и кислород, и в данном соединении проявляет валентность II. Для связи с двумя двухвалентными атомами серы углерод образует две двойные связи. Структурная формула выглядит как $S=C=S$. Общее число связей, образованных атомом углерода, равно четырем.

Ответ: валентность углерода равна IV.

В молекуле диоксида углерода ($CO_2$) атом углерода ($C$) соединен с двумя атомами кислорода ($O$). Валентность кислорода равна II. Атом углерода образует две двойные связи с атомами кислорода, что отражается в структурной формуле $O=C=O$. Общее число связей, образованных атомом углерода, равно четырем.

Ответ: валентность углерода равна IV.

В молекуле оксида углерода(II) (угарного газа, $CO$) атом углерода ($C$) соединен с одним атомом кислорода ($O$). В этой молекуле между атомами углерода и кислорода образуется тройная связь ($C \equiv O$). Две связи образуются по обменному механизму, а третья — по донорно-акцепторному, где атом кислорода является донором электронной пары, а атом углерода — акцептором. Таким образом, атом углерода образует три химические связи.

Ответ: валентность углерода равна III.

Сравнивая валентности углерода во всех соединениях, мы видим, что только в оксиде углерода(II) ($CO$) она не равна четырем.

Ответ: 4

8. Валентность каждого элемента равна двум в веществе, формула которого

1) $H_2O$

2) $FeS$

3) $NaCl$

4) $SiO_2$

Решение

Чтобы определить, в каком из предложенных веществ валентность каждого элемента равна двум, необходимо проанализировать состав и структуру каждого соединения. Валентность — это способность атома образовывать определенное число химических связей.

1) H₂O

В молекуле воды ($H_2O$) валентность кислорода (O) равна II, а валентность водорода (H) равна I. Условие задачи не выполняется, так как валентность водорода не равна двум.

2) FeS

В сульфиде железа ($FeS$) сера (S), как правило, проявляет валентность II (по аналогии с кислородом, так как они находятся в одной группе периодической таблицы). Формула показывает, что на один атом железа (Fe) приходится один атом серы. Следовательно, для соблюдения баланса валентностей, валентность железа также должна быть равна II. Таким образом, в этом веществе валентность каждого элемента равна двум.

3) NaCl

В хлориде натрия ($NaCl$) натрий (Na) является щелочным металлом (I группа) и всегда проявляет валентность I. Хлор (Cl) в соединениях с металлами (хлоридах) проявляет валентность I. Условие задачи не выполняется.

4) SiO₂

В диоксиде кремния ($SiO_2$) валентность кислорода (O) равна II. В молекуле на один атом кремния (Si) приходится два атома кислорода. Согласно правилу валентности для бинарных соединений, произведение валентности элемента на число его атомов должно быть одинаковым для обоих элементов. Если валентность кремния обозначить как $x$, то получим уравнение: $x \cdot 1 = II \cdot 2$. Отсюда валентность кремния $x = IV$. Валентности элементов различны (IV у кремния и II у кислорода). Условие задачи не выполняется.

Таким образом, единственное вещество из предложенного списка, в котором валентность каждого элемента равна двум, — это сульфид железа(II).

Ответ: 2) FeS.

9. Неправильно записана формула

1) $K_2O$

2) $CaSO_4$

3) $AlCl_3$

4) $MgOH$

Чтобы определить, какая из предложенных химических формул записана неверно, необходимо проанализировать степени окисления элементов или заряды ионов в каждом соединении. В правильной формуле сумма степеней окисления всех атомов (с учётом их индексов) должна быть равна нулю, то есть молекула должна быть электронейтральной.

1) K₂O

Это оксид калия. Калий ($K$) — элемент I группы главной подгруппы, его степень окисления в соединениях постоянна и равна $+1$. Кислород ($O$) в оксидах проявляет степень окисления $-2$. Проверим, является ли молекула электронейтральной: $2 \cdot (+1) + 1 \cdot (-2) = 2 - 2 = 0$. Сумма степеней окисления равна нулю.

Ответ: Формула записана правильно.

2) CaSO₄

Это сульфат кальция. Данное соединение состоит из катиона кальция ($Ca^{2+}$) и аниона сульфата ($SO_4^{2-}$). Кальций, как элемент II группы главной подгруппы, имеет степень окисления $+2$. Сульфат-ион является кислотным остатком серной кислоты и имеет заряд $-2$. Суммарный заряд ионов в формульной единице: $(+2) + (-2) = 0$.

Ответ: Формула записана правильно.

3) AlCl₃

Это хлорид алюминия. Алюминий ($Al$) — элемент III группы главной подгруппы, его постоянная степень окисления равна $+3$. Хлор ($Cl$) в хлоридах имеет степень окисления $-1$. Проверим электронейтральность молекулы: $1 \cdot (+3) + 3 \cdot (-1) = 3 - 3 = 0$. Сумма степеней окисления равна нулю.

Ответ: Формула записана правильно.

4) MgOH

Предполагается, что это формула гидроксида магния. Магний ($Mg$) — элемент II группы главной подгруппы, его степень окисления в соединениях равна $+2$. Гидроксид-ион ($OH^-$) имеет заряд $-1$. Проверим сумму зарядов для предложенной формулы: $1 \cdot (+2) + 1 \cdot (-1) = +1$. Сумма не равна нулю, значит, формула составлена неверно. Для компенсации заряда катиона магния $Mg^{2+}$ требуется два гидроксид-иона $OH^-$. Следовательно, правильная формула гидроксида магния — $Mg(OH)_2$.

Ответ: Формула записана неправильно.

10. Угарный газ $CO$ отличается от углекислого газа $CO_2$ тем, что

1) состоит из разных химических элементов

2) относится к сложным веществам

3) относится к простым веществам

4) содержит более высокую массовую долю углерода

5) имеет меньшую относительную молекулярную массу

Дано:

Химические соединения: угарный газ (CO) и углекислый газ (CO₂).

Найти:

Верное утверждение, описывающее различие между CO и CO₂.

Решение:

Проанализируем каждое утверждение по отдельности. Для расчетов будем использовать округленные значения относительных атомных масс: для углерода $Ar(C) \approx 12$ и для кислорода $Ar(O) \approx 16$.

1) состоит из разных химических элементов
Угарный газ (CO) и углекислый газ (CO₂) состоят из атомов одних и тех же химических элементов — углерода (C) и кислорода (O). Они различаются только количеством атомов кислорода в молекуле (один атом в CO, два атома в CO₂). Следовательно, утверждение неверно.

2) относится к сложным веществам
Оба вещества, CO и CO₂, являются сложными, так как их молекулы образованы атомами разных химических элементов. Это их общая характеристика (сходство), а не различие. Следовательно, утверждение не является ответом на поставленный вопрос.

3) относится к простым веществам
Простые вещества состоят из атомов одного химического элемента. Ни CO, ни CO₂ не удовлетворяют этому определению, так как оба состоят из атомов двух элементов. Следовательно, утверждение неверно.

4) содержит более высокую массовую долю углерода
Чтобы проверить это утверждение, рассчитаем массовую долю углерода ($ω(C)$) в каждом соединении по формуле $ω(Э) = \frac{n \cdot Ar(Э)}{Mr(вещества)}$, где $n$ — количество атомов элемента, $Ar(Э)$ — его относительная атомная масса, а $Mr(вещества)$ — относительная молекулярная масса вещества.
Сначала найдем относительные молекулярные массы ($Mr$):
$Mr(CO) = Ar(C) + Ar(O) = 12 + 16 = 28$
$Mr(CO_2) = Ar(C) + 2 \cdot Ar(O) = 12 + 2 \cdot 16 = 44$
Теперь рассчитаем массовые доли углерода:
Массовая доля углерода в CO: $ω(C)_{CO} = \frac{Ar(C)}{Mr(CO)} = \frac{12}{28} \approx 0.4286$, или $42.86\%$.
Массовая доля углерода в CO₂: $ω(C)_{CO_2} = \frac{Ar(C)}{Mr(CO_2)} = \frac{12}{44} \approx 0.2727$, или $27.27\%$.
Сравнив результаты ($42.86\% > 27.27\%$), видим, что угарный газ действительно содержит более высокую массовую долю углерода. Утверждение верно.

5) имеет меньшую относительную молекулярную массу
Используя расчеты из предыдущего пункта, сравним относительные молекулярные массы:
$Mr(CO) = 28$
$Mr(CO_2) = 44$
Так как $28 < 44$, угарный газ действительно имеет меньшую относительную молекулярную массу, чем углекислый газ. Утверждение также верно.

Ответ:

Анализ показывает, что два утверждения являются верными и описывают различия между угарным и углекислым газом. Оба ответа являются правильными с химической точки зрения.
4) содержит более высокую массовую долю углерода
5) имеет меньшую относительную молекулярную массу

11. Установите соответствие между химическими символами и информацией, которую они несут.

СИМВОЛЫ

А) $3N$

Б) $4N_2$

В) $CO_2$

ИНФОРМАЦИЯ

1) три молекулы азота

2) три атома азота

3) молекула, состоящая из атома углерода и двух атомов водорода

4) молекула, состоящая из атома углерода и двух атомов кислорода

5) четыре молекулы азота

А) В записи $3N$ символ $N$ обозначает химический элемент азот. Цифра $3$ перед символом элемента называется коэффициентом и показывает число отдельных атомов. Следовательно, запись $3N$ означает три атома азота. Этому описанию соответствует вариант 2.

Ответ: 2

Б) В записи $4N_2$ формула $N_2$ обозначает молекулу азота, состоящую из двух химически связанных атомов (на это указывает индекс $2$). Коэффициент $4$ перед формулой показывает количество таких молекул. Следовательно, запись $4N_2$ означает четыре молекулы азота. Этому описанию соответствует вариант 5.

Ответ: 5

В) Запись $CO_2$ — это химическая формула вещества. Она показывает качественный и количественный состав одной молекулы. $C$ — это символ углерода, $O$ — символ кислорода. Отсутствие индекса у символа $C$ означает, что в молекуле один атом углерода. Индекс $2$ у символа $O$ означает, что в молекуле два атома кислорода. Таким образом, $CO_2$ — это молекула, состоящая из одного атома углерода и двух атомов кислорода. Этому описанию соответствует вариант 4.

Ответ: 4