Страница 41 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

5. Изображённые на рисунках способы собирания водорода основаны на том, что водород

1) легче воздуха, хорошо растворим в воде

2) тяжелее воздуха, незначительно растворим в воде

3) легче воздуха, незначительно растворим в воде

4) тяжелее воздуха, хорошо растворим в воде

Чтобы определить правильный ответ, необходимо проанализировать изображённые на рисунках методы сбора водорода ($H_2$).

На левом рисунке показан метод сбора газа путём вытеснения воздуха. Пробирка-приёмник перевёрнута дном вверх. Такой способ используется для сбора газов, которые легче воздуха, так как они будут подниматься и скапливаться в верхней части сосуда, вытесняя воздух. Следовательно, водород легче воздуха.

На правом рисунке показан метод сбора газа путём вытеснения воды. Газ пропускают через воду в перевёрнутую, заполненную водой пробирку. Газ в виде пузырьков вытесняет воду. Этот метод применим только для газов, которые не взаимодействуют с водой и плохо в ней растворяются. Следовательно, водород незначительно растворим в воде.

Таким образом, оба метода сбора водорода основаны на том, что он легче воздуха и незначительно растворим в воде. Теперь рассмотрим предложенные варианты:

1) легче воздуха, хорошо растворим в воде

Это утверждение частично неверно. Водород действительно легче воздуха, но он плохо растворим в воде, иначе его нельзя было бы собрать методом вытеснения воды. Ответ неверный.

2) тяжелее воздуха, незначительно растворим в воде

Это утверждение частично неверно. Водород незначительно растворим в воде, но он легче, а не тяжелее воздуха. Для сбора газов тяжелее воздуха пробирку располагают дном вниз. Ответ неверный.

3) легче воздуха, незначительно растворим в воде

Оба свойства, указанные в этом варианте, соответствуют выводам, сделанным при анализе рисунков. Водород легче воздуха и незначительно растворим в воде. Ответ верный.

4) тяжелее воздуха, хорошо растворим в воде

Оба утверждения неверны. Ответ неверный.

Ответ: 3) легче воздуха, незначительно растворим в воде.

6. Выберите формулу вещества, водный раствор которого окрашивает лакмус в красный цвет.

1) $Cu(OH)_2$

2) $K_2SO_4$

3) $HNO_3$

4) $MgO$

Решение:

Лакмус — это кислотно-основный индикатор, который в кислой среде ($pH < 7$) окрашивается в красный цвет. Для ответа на вопрос необходимо определить, какое из предложенных веществ при растворении в воде создаст кислую среду за счет образования избытка ионов водорода $H^+$.

1) $Cu(OH)_2$

Гидроксид меди(II) — это практически нерастворимое в воде основание. Он не создает в растворе кислой среды. Среда будет нейтральной или, при частичном растворении, слабощелочной. Лакмус не окрасится в красный цвет.

2) $K_2SO_4$

Сульфат калия — это соль, образованная сильным основанием (гидроксидом калия, $KOH$) и сильной кислотой (серной кислотой, $H_2SO_4$). Водные растворы таких солей имеют нейтральную среду ($pH \approx 7$), так как гидролиз не происходит. Лакмус в таком растворе будет фиолетовым.

3) $HNO_3$

Азотная кислота — это сильная кислота. В водном растворе она полностью диссоциирует на ионы по уравнению: $HNO_3 \rightarrow H^+ + NO_3^-$. Наличие в растворе ионов водорода $H^+$ обуславливает кислую среду ($pH < 7$), в которой лакмус приобретает красную окраску.

4) $MgO$

Оксид магния — это основный оксид. Он реагирует с водой, образуя основание — гидроксид магния: $MgO + H_2O \rightarrow Mg(OH)_2$. Гидроксид магния является основанием и создает в водном растворе щелочную среду ($pH > 7$) за счет диссоциации с образованием гидроксид-ионов $OH^-$. В щелочной среде лакмус окрасится в синий цвет.

Следовательно, единственное вещество из списка, водный раствор которого окрашивает лакмус в красный цвет, — это азотная кислота.

Ответ: 3

7. Выберите формулу кислородосодержащей нерастворимой кислоты.

1) $H_2S$

2) $K_2SO_4$

3) $H_2SiO_3$

4) $HNO_3$

Для того чтобы выбрать правильный вариант, необходимо последовательно проанализировать каждое вещество, представленное в вариантах ответа, на соответствие двум ключевым требованиям из условия задачи: вещество должно быть 1) кислородосодержащей кислотой и 2) нерастворимым в воде.

1) $H_2S$

Сероводород ($H_2S$) при растворении в воде образует слабую сероводородную кислоту. Однако в составе ее молекулы отсутствуют атомы кислорода, поэтому она является бескислородной кислотой. Этот вариант не соответствует условию "кислородосодержащая".

2) $K_2SO_4$

Сульфат калия ($K_2SO_4$) — это средняя соль, образованная сильным основанием ($KOH$) и сильной кислотой ($H_2SO_4$). Данное вещество относится к классу солей, а не кислот. Этот вариант не подходит.

3) $H_2SiO_3$

Кремниевая кислота ($H_2SiO_3$) по своей классификации является кислотой. В ее состав входят атомы кислорода, следовательно, она является кислородосодержащей. Если обратиться к таблице растворимости солей, кислот и оснований, можно увидеть, что кремниевая кислота является нерастворимой в воде (обозначается буквой "Н"). Этот вариант полностью удовлетворяет всем условиям задачи.

4) $HNO_3$

Азотная кислота ($HNO_3$) является сильной, кислородосодержащей кислотой. Однако она, как и большинство распространенных неорганических кислот, хорошо растворима в воде. Этот вариант не соответствует условию "нерастворимая".

Таким образом, единственная формула, которая соответствует кислородосодержащей нерастворимой кислоте, — это $H_2SiO_3$.

Ответ: 3

8. Верны ли утверждения?

А. Для приготовления раствора серной кислоты воду добавляют к серной кислоте.

Б. Для приготовления раствора серной кислоты серную кислоту добавляют в воду.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Чтобы определить верность утверждений, необходимо рассмотреть процесс растворения серной кислоты в воде с точки зрения химии и техники безопасности.

А. Для приготовления раствора серной кислоты воду добавляют к серной кислоте.

Данное утверждение является неверным и описывает крайне опасный способ разбавления кислоты. Процесс растворения концентрированной серной кислоты ($H_2SO_4$) в воде сопровождается выделением огромного количества теплоты (сильно экзотермическая реакция). Плотность воды (около $1 \text{ г/см}^3$) значительно меньше плотности концентрированной серной кислоты (около $1.84 \text{ г/см}^3$). При добавлении воды к кислоте, вода, как более легкая жидкость, останется на поверхности. Выделяющееся тепло будет сконцентрировано в этом тонком верхнем слое, что приведет к его мгновенному закипанию и бурному разбрызгиванию капель едкой кислоты. Это может привести к тяжелым химическим ожогам и повреждению оборудования.

Б. Для приготовления раствора серной кислоты серную кислоту добавляют в воду.

Это утверждение является верным. Согласно правилам техники безопасности, при разбавлении концентрированных кислот необходимо медленно, тонкой струйкой и при постоянном перемешивании добавлять кислоту в воду. Так как серная кислота плотнее воды, она будет опускаться на дно сосуда, а выделяющееся тепло будет равномерно распределяться по всему объему воды. Вода обладает высокой теплоемкостью, поэтому она способна поглотить большое количество теплоты без опасного перегрева и вскипания раствора. Существует известное мнемоническое правило для химиков: "Сначала вода, потом кислота, иначе случится большая беда".

Исходя из анализа, верным является только утверждение Б.

Ответ: 2) верно только Б

9. Водород, как и кислород

1) отсутствует в органических веществах

2) образует двухатомные молекулы

3) входит в состав воды

4) не обнаружен в земной коре

5) входит в состав соляной кислоты

Для того чтобы определить правильный ответ, проанализируем каждое утверждение по отдельности, применяя его к водороду и кислороду.

1) отсутствует в органических веществах

Это утверждение неверно. Атомы водорода являются неотъемлемой частью всех без исключения органических соединений. Атомы кислорода также входят в состав очень многих классов органических веществ (например, спиртов, углеводов, белков). Следовательно, данное свойство не является общим, так как оно ложно для обоих элементов.

2) образует двухатомные молекулы

Это утверждение верно. В виде простых веществ и водород, и кислород при нормальных условиях существуют в виде двухатомных молекул. Формула простого вещества водорода — $H_2$, а наиболее распространенная форма кислорода — $O_2$. Это является их общей физико-химической характеристикой.

3) входит в состав воды

Это утверждение верно. Химическая формула воды — $H_2O$. И водород, и кислород являются элементами, из которых состоит молекула воды.

4) не обнаружен в земной коре

Это утверждение неверно. Кислород — самый распространенный по массе химический элемент в земной коре (входит в состав оксидов, силикатов и других соединений). Водород также является одним из самых распространенных элементов, прежде всего в составе воды.

5) входит в состав соляной кислоты

Это утверждение неверно для кислорода. Соляная кислота — это раствор хлороводорода ($HCl$) в воде. Таким образом, в ее состав входит водород, но не входит кислород.

Решение

После анализа всех вариантов мы установили, что утверждения 2 и 3 являются верными для обоих элементов. Однако, вопрос "Водород, как и кислород..." чаще всего подразумевает характеристику элементов или их простых веществ в общем виде. Свойство образовывать двухатомные молекулы является фундаментальной характеристикой строения простых веществ водорода и кислорода. Утверждение о вхождении в состав воды, хоть и верное, описывает лишь один конкретный, хотя и очень важный, пример соединения этих элементов. В контексте химических свойств элементов как простых веществ, их молекулярное строение (двухатомность) является более общим и основополагающим свойством, чем их присутствие в одном конкретном соединении. Поэтому вариант 2 является наиболее подходящим ответом.

Ответ: 2