Страница 43 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

4. Верны ли утверждения?

А. Водород не собирают вытеснением воздуха.

Б. При поджигании водорода раздаётся хлопок.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Для выбора правильного варианта ответа необходимо проанализировать истинность каждого из предложенных утверждений.

А. Водород не собирают вытеснением воздуха.

Это утверждение является неверным. Водород ($H_2$) — самый легкий из всех известных газов. Его молярная масса составляет приблизительно $2$ г/моль, в то время как средняя молярная масса воздуха (смеси газов, в основном азота $N_2$ и кислорода $O_2$) составляет около $29$ г/моль. Из-за такой существенной разницы в плотности (водород легче воздуха примерно в 14.5 раз) его успешно собирают методом вытеснения воздуха. Для этого сосуд-приемник располагают вверх дном, и газообразный водород, будучи легче, поднимается и заполняет его, вытесняя находящийся там воздух.

Б. При поджигании водорода раздаётся хлопок.

Это утверждение является верным. Смесь водорода с воздухом (а точнее, с кислородом в его составе) взрывоопасна и известна как «гремучий газ». При внесении источника огня (например, горящей лучинки) в сосуд со смесью водорода и воздуха происходит бурная химическая реакция горения: $2H_2 + O_2 \rightarrow 2H_2O$. Реакция протекает очень быстро, с выделением большого количества тепла, что приводит к резкому расширению газообразных продуктов и возникновению ударной волны, которая воспринимается как характерный «лающий» звук или хлопок. Этот эффект является качественной реакцией на наличие водорода.

Таким образом, утверждение А неверно, а утверждение Б верно. Следовательно, правильным является вариант ответа 2.

Ответ: 2

5. Изображённый на рисунке способ собирания водорода основан на том, что водород

1) легче воздуха

2) тяжелее воздуха

3) растворим в воде

4) бесцветный

Для ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть физические свойства водорода и основанные на них методы собирания газов. Хотя сам рисунок отсутствует, анализ предложенных вариантов ответа позволяет сделать однозначный вывод.

Существует два основных способа собирания газов в лабораторных условиях:

• Метод вытеснения воды. Этот способ подходит для газов, которые нерастворимы или малорастворимы в воде. Сосуд (например, пробирку или цилиндр) заполняют водой и переворачивают в кристаллизатор с водой. Газ по газоотводной трубке подают в перевернутый сосуд, где он, вытесняя воду, заполняет его.
• Метод вытеснения воздуха. Этот способ основан на различии в плотностях собираемого газа и воздуха.
  • Если газ легче воздуха, сосуд-приемник переворачивают вверх дном, и газ, поднимаясь вверх, вытесняет более тяжелый воздух вниз.
  • Если газ тяжелее воздуха, сосуд-приемник держат в обычном положении (дном вниз), и газ, опускаясь на дно, вытесняет более легкий воздух вверх.

Теперь проанализируем свойства водорода ($H_2$) и предложенные варианты ответа:

1) легче воздуха

Чтобы сравнить плотности газов, можно сравнить их молярные массы. Молярная масса водорода ($H_2$) составляет примерно $M(H_2) \approx 2 \text{ г/моль}$. Средняя молярная масса воздуха (смесь в основном из азота $N_2$ и кислорода $O_2$) составляет примерно $M(\text{воздуха}) \approx 29 \text{ г/моль}$.
Поскольку $2 \ll 29$, водород значительно легче воздуха. Это свойство позволяет собирать его методом вытеснения воздуха, располагая сосуд-приемник вверх дном. Следовательно, этот вариант описывает физическое свойство, на котором может быть основан способ собирания водорода.

2) тяжелее воздуха

Это утверждение неверно, так как молярная масса водорода намного меньше средней молярной массы воздуха.

3) растворим в воде

Это утверждение неверно. Водород очень плохо растворяется в воде (около 1,6 мг/л при 20°C). Именно его нерастворимость позволяет собирать его методом вытеснения воды. Если бы газ был растворим, этот метод был бы неэффективен.

4) бесцветный

Водород действительно является бесцветным газом. Однако это свойство не является основой для какого-либо метода его собирания. Многие газы бесцветны, и это не влияет на выбор способа их улавливания.

Вывод:

Из всех предложенных вариантов только тот факт, что водород легче воздуха, является физическим принципом, лежащим в основе одного из стандартных методов его собирания (вытеснение воздуха). Вероятнее всего, на отсутствующем рисунке был изображен именно этот метод: собирание водорода в перевернутую пробирку или колбу. Таким образом, правильный вариант ответа — 1.

Ответ: 1

6. С помощью этого реактива можно различить раствор кислоты и воду.

1) поваренная соль

2) фенолфталеин

3) лакмус

4) углекислый газ

Решение

Чтобы различить раствор кислоты и воду, необходимо использовать вещество, которое по-разному ведёт себя в кислой и нейтральной среде. Раствор кислоты имеет кислую среду ($pH < 7$), а дистиллированная вода — нейтральную ($pH \approx 7$). Для их различения идеально подходят кислотно-основные индикаторы, которые изменяют свой цвет в зависимости от pH среды. Проанализируем предложенные варианты.

1) поваренная соль

Поваренная соль (хлорид натрия, $NaCl$) является солью, образованной сильной кислотой ($HCl$) и сильным основанием ($NaOH$). Её раствор в воде имеет нейтральную среду, как и сама вода. При добавлении поваренной соли ни в воду, ни в раствор кислоты видимых изменений (изменение цвета, выделение газа, образование осадка) не произойдёт. Следовательно, этот реактив не подходит для различения двух жидкостей.

Ответ: данный реактив не подходит.

2) фенолфталеин

Фенолфталеин — это кислотно-основный индикатор. Он изменяет свою окраску на малиновую только в щелочной среде (при $pH > 8.2$). В кислой ($pH < 7$) и нейтральной ($pH \approx 7$) средах он остаётся бесцветным. Так как и раствор кислоты, и вода имеют $pH$ ниже 8.2, в обеих пробирках фенолфталеин будет бесцветным. Различить жидкости с его помощью невозможно.

Ответ: данный реактив не подходит.

3) лакмус

Лакмус — это кислотно-основный индикатор, который чувствителен к изменению pH в широком диапазоне. В нейтральной среде (например, в чистой воде) лакмус имеет фиолетовый цвет. В кислой среде ($pH < 4.5$) лакмус становится красным. Таким образом, при добавлении лакмуса в пробирку с водой он останется фиолетовым, а в пробирке с кислотой он станет красным. Эта отчётливая разница в цвете позволяет однозначно различить две жидкости.

Ответ: данный реактив подходит.

4) углекислый газ

Углекислый газ ($CO_2$) — это кислотный оксид. При его пропускании через воду образуется слабая угольная кислота ($H_2CO_3$), которая незначительно понижает pH воды. При пропускании углекислого газа через раствор уже существующей кислоты заметных изменений не произойдет. Этот метод не обеспечивает наглядного и однозначного способа различения, поэтому он не подходит.

Ответ: данный реактив не подходит.

7. Выберите формулу кислородсодержащей растворимой кислоты.

1) $H_2SiO_3$

2) $H_2SO_4$

3) $HCl$

4) $KNO_3$

Для решения этой задачи необходимо проанализировать каждую из предложенных формул на соответствие трем критериям: вещество должно быть кислотой, содержать кислород и быть растворимым в воде.

1) $H_2SiO_3$

Это кремниевая кислота. Она является кислородсодержащей кислотой, так как в ее формуле есть водород, кислотный остаток и кислород. Однако кремниевая кислота нерастворима в воде (выпадает в виде гелеобразного осадка). Таким образом, это вещество не удовлетворяет условию растворимости.

2) $H_2SO_4$

Это серная кислота. Она является кислотой. В ее составе есть кислород ($O_4$). Серная кислота является растворимой в воде (смешивается с водой в любых соотношениях). Следовательно, это вещество удовлетворяет всем трем условиям.

3) $HCl$

Это соляная (хлороводородная) кислота. Она является сильной, растворимой в воде кислотой. Однако в ее химической формуле отсутствует кислород. Таким образом, это бескислородная кислота, и она не удовлетворяет условию "кислородсодержащая".

4) $KNO_3$

Это нитрат калия. Данное вещество относится к классу солей, а не кислот. Хотя оно содержит кислород и растворимо в воде, оно не является кислотой. Таким образом, это вещество не удовлетворяет первому условию.

Проанализировав все варианты, мы приходим к выводу, что единственная формула, которая представляет кислородсодержащую растворимую кислоту, — это $H_2SO_4$.

Ответ: 2.

8. Верны ли утверждения о соляной кислоте?

А. Соляная кислота убивает многие болезнетворные микробы.

Б. Соляная кислота содержится в желудочном соке.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Решение

Для того чтобы определить правильный ответ, необходимо проанализировать каждое утверждение.

А. Соляная кислота убивает многие болезнетворные микробы.
Это утверждение является верным. Соляная кислота ($HCl$) — сильная кислота, которая является ключевым компонентом желудочного сока. Она создает в желудке очень кислую среду (уровень pH около 1,5–3,5), которая губительна для большинства бактерий и других микроорганизмов, попадающих в пищеварительную систему вместе с едой и водой. Таким образом, соляная кислота выполняет важную бактерицидную и защитную функцию.

Б. Соляная кислота содержится в желудочном соке.
Это утверждение также является верным. Желудочный сок, вырабатываемый париетальными (обкладочными) клетками слизистой оболочки желудка, действительно содержит соляную кислоту. Помимо обеззараживания пищи, она способствует денатурации белков (изменению их структуры), что облегчает их последующее переваривание, и активирует фермент пепсин, который расщепляет белки.

Поскольку оба утверждения, А и Б, истинны, правильным вариантом ответа является тот, который гласит, что оба утверждения верны.

Ответ: 3

9. В отличие от кислорода, водород:

1) сложное вещество

2) легче воздуха

3) восстанавливает металлы из оксидов

4) газ без цвета и запаха

5) имеет вкус

Для ответа на вопрос необходимо проанализировать каждое из предложенных утверждений и сравнить свойства водорода ($H_2$) со свойствами кислорода ($O_2$).

1) сложное вещество

И водород ($H_2$), и кислород ($O_2$) являются простыми веществами, так как их молекулы состоят из атомов одного химического элемента. Сложные вещества состоят из атомов разных химических элементов (например, вода $H_2O$). Следовательно, это утверждение неверно и не является отличием водорода от кислорода.

Ответ: Неверно.

2) легче воздуха

Это утверждение касается плотности газов, которая прямо пропорциональна их молярной массе. Молярная масса водорода $M(H_2) \approx 2$ г/моль. Средняя молярная масса воздуха составляет примерно $29$ г/моль. Молярная масса кислорода $M(O_2) \approx 32$ г/моль. Так как молярная масса водорода значительно меньше молярной массы воздуха ($2 < 29$), водород легче воздуха. Кислород же, наоборот, тяжелее воздуха ($32 > 29$). Таким образом, это свойство является верным отличием водорода от кислорода.

Ответ: Верно.

3) восстанавливает металлы из оксидов

Водород является активным восстановителем и способен отнимать кислород у оксидов многих металлов (особенно у тех, что стоят в ряду активности после алюминия), восстанавливая их до свободного состояния. Пример реакции: $Fe_2O_3 + 3H_2 \xrightarrow{t} 2Fe + 3H_2O$. Кислород, напротив, является сильным окислителем и вступает в реакции с металлами с образованием оксидов. Это одно из ключевых химических различий между водородом и кислородом.

Ответ: Верно.

4) газ без цвета и запаха

При нормальных условиях и водород, и кислород являются газами без цвета и запаха. Это их общее физическое свойство, а не отличие.

Ответ: Неверно (как различие).

5) имеет вкус

Ни водород, ни кислород не обладают вкусом. Данное утверждение неверно для обоих веществ.

Ответ: Неверно.

Исходя из анализа, верными утверждениями, описывающими отличия водорода от кислорода, являются пункты 2 и 3.