Страница 40 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

10. Установите соответствие между оксидом и его характеристикой.

ОКСИД

ХАРАКТЕРИСТИКА ОКСИДА

А) углекислый газ

1) большая часть массы живых организмов приходится на этот оксид

Б) вода

2) получается при обжиге известняка

В) негашёная известь

3) способствует возникновению парникового эффекта

4) основной растворитель в живой и неживой природе

Для того чтобы установить правильное соответствие, необходимо проанализировать свойства каждого оксида из списка и соотнести их с предложенными характеристиками.

Углекислый газ (диоксид углерода, $CO_2$) – это газ, который играет ключевую роль в климатической системе Земли. Молекулы $CO_2$ способны поглощать и переизлучать инфракрасное (тепловое) излучение, не давая ему уйти в космос. Это явление называется парниковым эффектом, и повышение концентрации углекислого газа в атмосфере является одной из главных причин глобального потепления. Таким образом, для углекислого газа верна характеристика 3.

Ответ: 3

Вода (оксид водорода, $H_2O$) обладает уникальными свойствами, которые делают её основой жизни. Одно из важнейших свойств — это её способность растворять большое количество веществ, как органических, так и неорганических. Благодаря этому вода является универсальной средой для протекания химических реакций в живых клетках и в окружающей среде (например, в океанах и реках). Поэтому вода является основным растворителем как в живой, так и в неживой природе, что соответствует характеристике 4. Характеристика 1 («бóльшая часть массы живых организмов приходится на этот оксид») также верна для воды, но её фундаментальное свойство как растворителя является первопричиной этого факта.

Ответ: 4

Негашёная известь — это оксид кальция с химической формулой $CaO$. Основной промышленный способ её получения — это обжиг природных карбонатов, в первую очередь известняка (карбоната кальция, $CaCO_3$). Процесс заключается в нагревании известняка до высоких температур (900–1200 °C), в результате чего он разлагается на оксид кальция и углекислый газ. Уравнение реакции: $CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2$. Таким образом, негашёная известь соответствует характеристике 2.

Ответ: 2

11. Что означает поговорка «дела как сажа бела». Каким оксидом образована белая сажа? В виде каких минералов этот оксид встречается в природе? Каковы области применения данного оксида?

Что означает поговорка «дела как сажа бела».
Поговорка «дела как сажа бела» является ироничным выражением. Сажа по своей природе имеет насыщенный чёрный цвет, поэтому её описание как «белой» — это оксюморон, то есть сочетание несочетаемого. Фраза используется для описания крайне плохой, плачевной ситуации, когда дела идут из рук вон плохо. Это саркастический способ подчеркнуть, что всё ужасно, полная противоположность тому, как должно быть.
Ответ: Поговорка означает, что дела идут очень плохо, и является ироничным выражением для описания плачевного состояния дел.

Каким оксидом образована белая сажа?
Белая сажа — это техническое название высокодисперсного аморфного диоксида кремния. Его химическая формула — $SiO_2$. Своё название это вещество получило за внешний вид (тонкий белый порошок, похожий на сажу) и за схожесть применения с техническим углеродом (обычной сажей) в качестве активного наполнителя в резиновой и полимерной промышленности.
Ответ: Белая сажа образована аморфным диоксидом кремния ($SiO_2$).

В виде каких минералов этот оксид встречается в природе?
Диоксид кремния ($SiO_2$) является одним из самых распространённых соединений в земной коре. В природе он встречается в виде множества минералов, как в кристаллической, так и в аморфной форме.
Основные природные формы:
• Кварц — самая распространённая кристаллическая модификация. Его разновидностями являются горный хрусталь, аметист, цитрин, раухтопаз. Обычный речной и морской песок в основном состоит из зёрен кварца.
• Халцедон — скрытокристаллическая разновидность, которая включает в себя такие минералы, как агат, оникс, сердолик, кремень.
• Кристобалит и тридимит — высокотемпературные кристаллические модификации диоксида кремния.
• Опал — аморфная форма, содержащая в своей структуре от 3 до 20% связанной воды ($SiO_2 \cdot nH_2O$).
• Диатомит (также известный как трепел или кизельгур) — осадочная порода, почти целиком состоящая из окаменевших панцирей древних диатомовых водорослей.
Ответ: Диоксид кремния в природе встречается в виде таких минералов, как кварц, халцедон (агат, кремень), кристобалит, тридимит, а также в виде аморфных форм — опала и диатомита.

Каковы области применения данного оксида?
Диоксид кремния (как в виде белой сажи, так и в других формах) имеет чрезвычайно широкое применение в различных отраслях промышленности:
• Шинная и резинотехническая промышленность: как усиливающий наполнитель для каучуков, который улучшает износостойкость, прочность и сопротивление разрыву автомобильных шин и других резиновых изделий.
• Производство пластмасс и полимеров: как наполнитель для улучшения механических свойств, термостойкости и диэлектрических характеристик.
• Лакокрасочная промышленность: в качестве загустителя для придания краскам тиксотропных свойств (предотвращение подтёков) и как матирующая добавка для получения матовых поверхностей.
• Пищевая промышленность: как пищевая добавка E551, которая препятствует слёживанию и комкованию сыпучих продуктов (соль, специи, сухое молоко, сахарная пудра).
• Фармацевтика и косметика: как загуститель в зубных пастах, стабилизатор в кремах и мазях, наполнитель и связующее вещество в таблетках.
• Строительство: песок (кварц) является ключевым компонентом бетона, силикатного кирпича и строительных растворов.
• Производство стекла и керамики: кварцевый песок — основное сырьё для производства большинства видов стекла, а также для изготовления фарфора и фаянса.
• Электроника и оптика: из высокочистого кварца изготавливают кремниевые пластины для микросхем, оптические волокна, линзы для УФ-оптики, а также кварцевые резонаторы для часов и радиоаппаратуры.
Ответ: Диоксид кремния применяется в производстве шин, резин, пластмасс, красок, используется в пищевой и фармацевтической промышленности, в строительстве, в производстве стекла и керамики, в электронике и оптике.

1. Выберите верное утверждение.

1) водород входит в состав всех оксидов

2) водород — самый распространённый элемент во Вселенной

3) молекула водорода трёхатомна

4) водород тяжелее воздуха

1) водород входит в состав всех оксидов
Оксиды — это бинарные соединения, состоящие из атомов кислорода и атомов другого элемента. Водород является составной частью только одного оксида — оксида водорода, более известного как вода ($H_2O$). Существует огромное количество оксидов, в состав которых водород не входит, например: оксид углерода(IV) ($CO_2$), оксид железа(III) ($Fe_2O_3$), оксид кремния ($SiO_2$). Таким образом, данное утверждение является ложным.
Ответ: утверждение неверно.

2) водород — самый распространённый элемент во Вселенной
Это утверждение является научным фактом. Водород, как самый простой по строению атом, образовался первым после Большого взрыва. На его долю приходится около 75% всей элементарной массы Вселенной и более 90% от общего числа атомов. Звёзды, включая Солнце, и гигантские газовые облака состоят преимущественно из водорода. Таким образом, данное утверждение является верным.
Ответ: утверждение верно.

3) молекула водорода трёхатомна
В стабильном состоянии водород существует в виде простого вещества, молекула которого состоит из двух атомов, соединённых ковалентной связью. Химическая формула такой молекулы — $H_2$, и она называется двухатомной. Примером трёхатомной молекулы может служить молекула озона ($O_3$) или воды ($H_2O$). Таким образом, данное утверждение является ложным.
Ответ: утверждение неверно.

4) водород тяжелее воздуха
Чтобы определить, легче или тяжелее газ по сравнению с воздухом, можно сравнить их молярные массы. Молярная масса молекулярного водорода ($H_2$) составляет $M(H_2) \approx 2,016 \text{ г/моль}$. Воздух представляет собой смесь газов, в основном азота ($N_2$) и кислорода ($O_2$), и его средняя молярная масса равна примерно $M(\text{воздуха}) \approx 29 \text{ г/моль}$. Поскольку молярная масса водорода значительно меньше средней молярной массы воздуха ($2,016 \text{ г/моль} < 29 \text{ г/моль}$), водород является самым лёгким газом и он значительно легче воздуха. Таким образом, данное утверждение является ложным.
Ответ: утверждение неверно.

2. Водород не применяют для получения

1) металлов из их оксидов

2) воды

3) аммиака

4) соляной кислоты

Решение

Для того чтобы определить, для получения какого вещества из перечисленных не применяют водород, необходимо проанализировать каждый вариант.

1) металлов из их оксидов

Водород является сильным восстановителем и широко применяется в металлургии для получения чистых металлов из их оксидов. Этот процесс называется водородотермией. Например, так получают вольфрам, молибден, медь:

$CuO + H_2 \xrightarrow{t} Cu + H_2O$

Следовательно, водород применяют для получения металлов из их оксидов.

2) воды

При сгорании водорода в кислороде образуется вода. Уравнение реакции:

$2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$

Однако этот процесс не является промышленным способом получения воды, поскольку вода в изобилии встречается в природе. Реакцию горения водорода используют для получения большого количества тепловой энергии (например, в ракетных двигателях) или для выработки электроэнергии (в топливных элементах), где вода является побочным продуктом, а не основной целью. Таким образом, водород целенаправленно не применяют для получения воды.

3) аммиака

Производство аммиака — одно из самых важных применений водорода в химической промышленности. В процессе Габера-Боша аммиак синтезируют из азота и водорода при высокой температуре, давлении и с использованием катализатора:

$N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$

Таким образом, водород применяют для получения аммиака.

4) соляной кислоты

Соляную кислоту в промышленности получают путем синтеза хлороводорода из простых веществ (водорода и хлора) с последующим его растворением в воде.

$H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl$

Этот метод является одним из основных. Следовательно, водород применяют для получения соляной кислоты.

Вывод: из всех перечисленных веществ водород целенаправленно не применяют в промышленности для получения воды.

Ответ: 2

3. В лаборатории водород получают по реакции, уравнение которой

1) $Zn + 2HCl = ZnCl_2 + H_2 \uparrow$

2) $Ca + 2H_2O = Ca(OH)_2 + H_2 \uparrow$

3) $2H_2 + O_2 = 2H_2O$

4) $2NaH + H_2O = 2NaOH + H_2 \uparrow$

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать предложенные химические реакции с точки зрения их практического применения для получения водорода в лабораторных условиях. Лабораторный способ получения вещества должен быть, по возможности, безопасным, удобным, легко контролируемым и использовать доступные реагенты.

1) $Zn + 2HCl = ZnCl_2 + H_2↑$
Это реакция замещения между металлом средней активности (цинком) и кислотой (соляной). Реакция протекает при комнатной температуре с умеренной скоростью, которую легко контролировать, например, в аппарате Киппа. Цинк в виде гранул и разбавленная соляная кислота являются широко доступными и относительно безопасными реагентами. Этот метод является классическим и наиболее распространенным способом получения водорода в школьных и университетских лабораториях.

2) $Ca + 2H_2O = Ca(OH)_2 + H_2↑$
Это реакция щелочноземельного металла (кальция) с водой. Хотя в этой реакции и выделяется водород, она протекает достаточно бурно. Реакции щелочных и щелочноземельных металлов с водой часто сложно контролировать, и они могут быть опасными (особенно с натрием или калием). Поэтому этот способ, как правило, не используется для препаративного получения водорода в лаборатории, а чаще служит для демонстрации химических свойств активных металлов.

3) $2H_2 + O_2 = 2H_2O$
Это реакция горения водорода в кислороде с образованием воды. В этой реакции водород является исходным веществом (реагентом), а не продуктом. Следовательно, эта реакция не является способом получения водорода.

4) $2NaH + H_2O = 2NaOH + H_2↑$
Уравнение в данном варианте записано с ошибкой в стехиометрических коэффициентах. Корректное уравнение реакции гидролиза гидрида натрия: $NaH + H_2O = NaOH + H_2↑$. Гидриды активных металлов очень бурно реагируют с водой, выделяя большое количество тепла. Этот метод опасен для использования в стандартных лабораторных условиях из-за высокой реакционной способности гидрида натрия и не является общим лабораторным методом.

Таким образом, наиболее подходящим, безопасным и широко используемым лабораторным методом получения водорода из перечисленных является реакция цинка с соляной кислотой.

Ответ: 1

4. Верны ли утверждения?

А. В составе воды водород образует гидросферу Земли.

Б. Смесь двух объёмов водорода и одного объёма кислорода называют «гремучим газом», так как при поджигании смесь газов взрывается.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

А. В составе воды водород образует гидросферу Земли.

Это утверждение неверно. Гидросфера — это водная оболочка Земли, которая включает в себя океаны, моря, реки, озера, ледники и подземные воды. Она состоит из химического соединения — воды ($H_2O$), а не из отдельных химических элементов. Водород является лишь составной частью молекулы воды, но не он сам образует гидросферу. Таким образом, гидросферу образует вода.

Б. Смесь двух объёмов водорода и одного объёма кислорода называют «гремучим газом», так как при поджигании смесь газов взрывается.

Это утверждение верно. Реакция горения водорода в кислороде с образованием воды описывается следующим химическим уравнением: $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$. Согласно этому уравнению, стехиометрическое соотношение реагентов составляет два объёма водорода на один объём кислорода (согласно закону объёмных отношений Гей-Люссака). Такая смесь действительно известна как «гремучий газ». Реакция является сильно экзотермической, то есть протекает с выделением большого количества энергии, что и приводит к взрыву при инициировании (например, поджигании).

Решение

Анализ показывает, что утверждение А является ложным, поскольку гидросферу образует вода, а не водород. Утверждение Б является истинным, так как оно корректно описывает состав и свойства гремучего газа. Следовательно, верным является только утверждение Б.

Ответ: 2) верно только Б