Страница 37 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

2. Из $50 \text{ м}^3$ воздуха можно получить

1) $10,5 \text{ м}^3$ кислорода

2) $21 \text{ м}^3$ азота

3) $21 \text{ м}^3$ кислорода

4) $7,8 \text{ м}^3$ азота

Дано:

Объем воздуха, $V_{воздуха} = 50 \text{ м}^3$.

Воздух является смесью газов. Для решения задачи принимаем стандартный состав сухого воздуха на уровне моря:

• Объемная доля кислорода ($\phi_{O_2}$) $\approx$ 21% (0,21)
• Объемная доля азота ($\phi_{N_2}$) $\approx$ 78% (0,78)

Все данные уже представлены в системе СИ (объем в м³), поэтому перевод не требуется.

Найти:

Какой объем кислорода или азота можно получить из 50 м³ воздуха, выбрав правильный вариант из предложенных.

Решение:

Чтобы определить, какой из предложенных вариантов верный, необходимо рассчитать объем кислорода и азота, который содержится в 50 м³ воздуха. Объем отдельного газа в смеси можно найти по формуле:

$V_{газа} = V_{смеси} \times \phi_{газа}$

где $V_{смеси}$ — это объем всей газовой смеси (в нашем случае, воздуха), а $\phi_{газа}$ — объемная доля интересующего нас газа.

1. Вычислим объем кислорода ($O_2$):

$V_{O_2} = V_{воздуха} \times \phi_{O_2}$

Подставляем известные значения:

$V_{O_2} = 50 \text{ м}^3 \times 0,21 = 10,5 \text{ м}^3$

Полученный результат (10,5 м³ кислорода) соответствует варианту ответа №1.

2. Для полной проверки вычислим также объем азота ($N_2$):

$V_{N_2} = V_{воздуха} \times \phi_{N_2}$

Подставляем известные значения:

$V_{N_2} = 50 \text{ м}^3 \times 0,78 = 39 \text{ м}^3$

Рассчитанный объем азота (39 м³) не совпадает ни с одним из предложенных вариантов (вариант №2: 21 м³ азота, вариант №4: 7,8 м³ азота).

Таким образом, единственным верным утверждением из предложенных является то, что из 50 м³ воздуха можно получить 10,5 м³ кислорода.

Ответ: 1) 10,5 м³ кислорода

3. Смешали $120 \text{ м}^3$ метана и $80 \text{ м}^3$ кислорода. Объёмная доля (%) каждого газа в смеси равна соответственно

1) 85 и 15

2) 20 и 80

3) 60 и 40

4) 65 и 35

Дано:

Объем метана (CH₄), $V(\text{CH}_4) = 120 \text{ м}^3$
Объем кислорода (O₂), $V(\text{O}_2) = 80 \text{ м}^3$

Единицы измерения объемов (м³) соответствуют Международной системе единиц (СИ), поэтому перевод не требуется.

Найти:

Объемную долю метана $\varphi(\text{CH}_4)$ и объемную долю кислорода $\varphi(\text{O}_2)$ в смеси (в %).

Решение:

Объемная доля компонента в газовой смеси ($\varphi$) — это отношение объема данного компонента к общему объему смеси, обычно выраженное в процентах. Для ее нахождения необходимо сначала вычислить общий объем смеси.

1. Вычисляем общий объем газовой смеси ($V_{\text{смеси}}$) путем сложения объемов ее компонентов:

$V_{\text{смеси}} = V(\text{CH}_4) + V(\text{O}_2)$
$V_{\text{смеси}} = 120 \text{ м}^3 + 80 \text{ м}^3 = 200 \text{ м}^3$

2. Теперь рассчитываем объемную долю каждого газа по формуле:

$\varphi(\text{компонента}) = \frac{V(\text{компонента})}{V_{\text{смеси}}} \times 100\%$

3. Рассчитываем объемную долю метана ($\varphi(\text{CH}_4)$), который в условии задачи указан первым:

$\varphi(\text{CH}_4) = \frac{120 \text{ м}^3}{200 \text{ м}^3} \times 100\% = 0.6 \times 100\% = 60\%$

4. Рассчитываем объемную долю кислорода ($\varphi(\text{O}_2)$):

$\varphi(\text{O}_2) = \frac{80 \text{ м}^3}{200 \text{ м}^3} \times 100\% = 0.4 \times 100\% = 40\%$

Таким образом, объемная доля метана в смеси составляет 60%, а кислорода — 40%. В условии задачи просят найти объемные доли "соответственно", то есть в том же порядке, в котором перечислены газы (метан, затем кислород). Полученные значения (60% и 40%) соответствуют варианту ответа под номером 3.

Ответ: 3) 60 и 40

4. Выберите утверждение, не относящееся к кислороду.

1) относительная молекулярная масса равна 32

2) вещество необходимо для жизнедеятельности человека

3) молекула содержит три атома кислорода

4) содержится в воздухе

Для выбора утверждения, которое не относится к кислороду, рассмотрим каждое из них по отдельности.

• 1) относительная молекулярная масса равна 32
  Молекула кислорода состоит из двух атомов кислорода ($O_2$). Относительная атомная масса кислорода (O) примерно равна 16 а.е.м. Следовательно, относительная молекулярная масса кислорода ($O_2$) вычисляется как $M_r(O_2) = 2 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 16 = 32$. Это утверждение является верным.
• 2) вещество необходимо для жизнедеятельности человека
  Кислород играет важнейшую роль в процессе клеточного дыхания, обеспечивая выработку энергии, необходимой для всех жизненных процессов в организме человека. Это утверждение является верным.
• 3) молекула содержит три атома кислорода
  Молекула кислорода, как правило, обозначается формулой $O_2$ и состоит из двух атомов. Молекула, содержащая три атома кислорода ($O_3$), называется озоном. Озон — это аллотропная модификация кислорода, но это другое вещество со своими химическими и физическими свойствами. Таким образом, данное утверждение относится к озону, а не к кислороду. Это утверждение неверно для кислорода.
• 4) содержится в воздухе
  Атмосферный воздух представляет собой смесь газов, в которой кислород занимает около 21% по объему, что делает его вторым по распространенности газом после азота. Это утверждение является верным.

Исходя из анализа, единственное утверждение, которое не характеризует кислород ($O_2$), — это утверждение о содержании в его молекуле трех атомов.

Ответ: 3

5. В лабораторных условиях кислород получают

1) из пероксида водорода

2) из известняка

3) из оксида марганца(IV)

4) из воздуха

Для того чтобы определить, какой из предложенных способов используется для получения кислорода в лабораторных условиях, необходимо рассмотреть каждый вариант.

1) из пероксида водорода

Разложение пероксида водорода (перекиси водорода, $H_2O_2$) является одним из наиболее распространенных, удобных и безопасных лабораторных методов получения кислорода. Реакция протекает достаточно легко, особенно в присутствии катализатора, например, оксида марганца(IV) ($MnO_2$).

Уравнение реакции разложения пероксида водорода:

$2H_2O_2 \xrightarrow{кат.} 2H_2O + O_2\uparrow$

Этот способ широко используется в школьных и университетских лабораториях.

2) из известняка

Известняк — это природный минерал, основной компонент которого карбонат кальция ($CaCO_3$). При термическом разложении известняка или при его реакции с кислотами выделяется углекислый газ ($CO_2$), а не кислород.

Уравнение термического разложения: $CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ} CaO + CO_2\uparrow$

Следовательно, этот способ не подходит для получения кислорода.

3) из оксида марганца(IV)

Оксид марганца(IV) ($MnO_2$) в лабораторной практике чаще всего используется как катализатор для ускорения реакций разложения, в которых выделяется кислород (например, разложение пероксида водорода или перманганата калия). Сам по себе оксид марганца(IV) может разлагаться с выделением кислорода, но это требует очень высоких температур (свыше 500 °C), что не является типичным и удобным лабораторным методом.

4) из воздуха

Воздух является основным источником кислорода в промышленных масштабах. Кислород получают из воздуха методом низкотемпературной ректификации (фракционной перегонки) сжиженного воздуха. Этот процесс требует сложного и громоздкого оборудования и не используется в качестве лабораторного метода для получения небольших количеств газа.

Сравнив все варианты, можно сделать вывод, что наиболее подходящим лабораторным методом получения кислорода является разложение пероксида водорода.

Ответ: 1

6. Укажите рисунки, на которых изображены приборы для лабораторного собирания кислорода.

1) А В

2) Б В

3) А Б

4) А Б В

Для решения этой задачи необходимо проанализировать каждый из представленных способов собирания газа и соотнести их со свойствами кислорода. В лаборатории газы можно собирать двумя основными способами: методом вытеснения воздуха и методом вытеснения воды.

Метод вытеснения воздуха зависит от относительной плотности газа и воздуха. Если газ тяжелее воздуха, его собирают в сосуд, расположенный дном вниз (способ собирания газа вытеснением воздуха вверх). Если газ легче воздуха, его собирают в перевернутый сосуд (способ собирания газа вытеснением воздуха вниз). Метод вытеснения воды подходит для газов, которые не растворяются или мало растворяются в воде.

Рассмотрим свойства кислорода ($O_2$). Его молярная масса $M(O_2) = 32$ г/моль, а средняя молярная масса воздуха составляет примерно $M_{возд} \approx 29$ г/моль. Поскольку $M(O_2) > M_{возд}$, кислород тяжелее воздуха. Также кислород малорастворим в воде. Исходя из этих свойств, выберем подходящие установки.

Рисунок А. На этом рисунке показан способ собирания газа вытеснением воздуха. Газоотводная трубка опущена на дно стакана-приемника. Так как кислород тяжелее воздуха, он будет опускаться на дно сосуда, постепенно вытесняя находящийся там воздух. Этот способ является правильным для собирания кислорода.

Рисунок Б. Здесь газ собирают в перевернутую пробирку методом вытеснения воздуха. Этот способ предназначен для газов, которые легче воздуха (например, водорода или аммиака), так как они будут подниматься вверх и заполнять перевернутый сосуд. Поскольку кислород тяжелее воздуха, он не будет собираться таким способом. Следовательно, этот метод для собирания кислорода не подходит.

Рисунок В. На этом рисунке изображен метод собирания газа над водой (метод вытеснения воды). Газ по трубке поступает в перевернутую пробирку, предварительно заполненную водой. Так как кислород очень плохо растворяется в воде, он будет в виде пузырьков подниматься вверх и вытеснять воду из пробирки. Этот метод является стандартным и правильным для собирания кислорода в лаборатории.

Таким образом, для лабораторного собирания кислорода подходят установки, изображенные на рисунках А и В.

Ответ: Рисунки А и В.

7. Химическая реакция, уравнение которой $2\text{HgO} = 2\text{Hg} + \text{O}_2 \uparrow$, — это реакция

1) горения, экзотермическая

2) разложения, эндотермическая

3) замещения, эндотермическая

4) соединения, экзотермическая

Решение

Проанализируем предложенное химическое уравнение реакции: $2HgO = 2Hg + O_2↑$.

1. Классификация по типу реакции: В данной реакции из одного сложного вещества, оксида ртути(II) ($HgO$), образуются два более простых вещества: металлическая ртуть ($Hg$) и газообразный кислород ($O_2$). Реакции, в ходе которых из одного сложного вещества образуется несколько других (простых или сложных) веществ, называются реакциями разложения.
Следовательно, это реакция разложения. Это исключает варианты 1 (горение), 3 (замещение) и 4 (соединение).

2. Классификация по тепловому эффекту: Реакция разложения оксида ртути(II) требует нагревания для своего осуществления. Реакции, которые протекают с поглощением энергии (в данном случае тепловой) из окружающей среды, называются эндотермическими. Большинство реакций разложения являются эндотермическими, так как для разрыва химических связей в исходном веществе требуется затратить энергию.

Таким образом, химическая реакция $2HgO = 2Hg + O_2↑$ является реакцией разложения и эндотермической. Этим характеристикам соответствует вариант ответа под номером 2.

Ответ: 2

8. К оксидам относятся оба вещества, формулы которых:

1) $H_2O$ и $N_2O_5$

2) $KI$ и $NO_2$

3) $CuO$ и $FeS$

4) $CO$ и $KOH$

Оксиды — это сложные вещества, которые состоят из двух химических элементов, один из которых — кислород в степени окисления -2. Чтобы найти правильный ответ, необходимо проанализировать состав каждого вещества в предложенных парах.

1) H₂O и N₂O₅
$H_2O$ (оксид водорода, вода) — бинарное соединение, состоящее из атомов водорода и кислорода. Является оксидом.
$N_2O_5$ (оксид азота(V)) — бинарное соединение, состоящее из атомов азота и кислорода. Является оксидом.
Оба вещества в этой паре относятся к классу оксидов.

2) KI и NO₂
$KI$ (иодид калия) — это соль, состоящая из атомов калия и иода. Данное вещество не является оксидом, так как не содержит кислород.
$NO_2$ (оксид азота(IV)) — является оксидом.
Эта пара не подходит, так как только одно вещество из двух является оксидом.

3) CuO и FeS
$CuO$ (оксид меди(II)) — является оксидом.
$FeS$ (сульфид железа(II)) — это соль, состоящая из атомов железа и серы. Данное вещество не является оксидом.
Эта пара не подходит, так как только одно вещество из двух является оксидом.

4) CO и KOH
$CO$ (оксид углерода(II)) — является оксидом.
$KOH$ (гидроксид калия) — это основание (щёлочь), вещество состоит из трёх элементов: калия, кислорода и водорода. Не является бинарным соединением с кислородом, следовательно, это не оксид.
Эта пара не подходит, так как только одно вещество из двух является оксидом.

Таким образом, единственная пара, в которой оба вещества являются оксидами, находится под номером 1.

Ответ: 1