Страница 55 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

1. Вода, не содержащая примесей, — это

1) водопроводная вода

2) кипячёная вода

3) родниковая вода

4) дистиллированная вода

Вопрос заключается в определении, какой тип воды практически не содержит примесей. Для этого необходимо рассмотреть свойства каждого из предложенных вариантов.

1) водопроводная вода: Эта вода проходит через системы очистки, но в ней всегда остаются растворенные минеральные соли (определяющие её жесткость), а также могут присутствовать остаточные количества дезинфицирующих веществ (например, соединений хлора). Поэтому она содержит примеси.

2) кипячёная вода: Кипячение убивает большинство микроорганизмов и приводит к выпадению в осадок некоторых солей (карбонатов кальция и магния, образующих накипь). Однако большинство других растворенных солей и нелетучих соединений остается в воде. Следовательно, кипячёная вода не свободна от примесей.

3) родниковая вода: Эта вода, проходя через слои грунта и горных пород, растворяет в себе различные минеральные вещества. Поэтому родниковая вода является, по сути, природным раствором солей и минералов и содержит большое количество примесей.

4) дистиллированная вода: Эту воду получают методом дистилляции (перегонки). Воду нагревают до кипения, полученный водяной пар охлаждают и конденсируют. Все нелетучие примеси (соли, органические вещества) остаются в исходной емкости. В результате получается вода, практически полностью очищенная от всех примесей. Ее химическая формула очень близка к идеальной $H_2O$.

Таким образом, вода, не содержащая примесей, — это дистиллированная вода.

Ответ: 4) дистиллированная вода.

2. Верны ли утверждения о воде?

А. Жидкость без цвета, запаха и вкуса.

Б. Максимальная плотность воды при $4 ^{\circ}\text{C}$ равна $1\,\text{г}/\text{мл}$.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Для определения правильного ответа необходимо проанализировать каждое из предложенных утверждений.

А. Жидкость без цвета, запаха и вкуса.
Это утверждение описывает физические свойства чистой воды, химическая формула которой $H_2O$. В чистом (дистиллированном) виде вода действительно является прозрачной жидкостью, которая не обладает ни цветом, ни запахом, ни вкусом. Свойства, которые мы можем наблюдать в повседневной жизни (например, вкус родниковой воды или запах воды из-под крана), обусловлены наличием в ней растворенных минеральных солей, газов и других примесей. Само по себе химическое соединение $H_2O$ безвкусно, бесцветно и не имеет запаха. Таким образом, утверждение А является верным.

Б. Максимальная плотность воды при 4 °С равна 1 г/мл.
Вода обладает уникальным свойством, известным как аномалия плотности. В отличие от большинства других жидкостей, плотность которых монотонно возрастает при охлаждении, плотность воды достигает своего максимального значения при температуре около 3.98 °C (в школьном курсе и для большинства практических задач эту температуру округляют до 4 °C). При дальнейшем охлаждении от 4 °C до 0 °C плотность воды уменьшается. Максимальное значение плотности воды при 4 °C составляет приблизительно 1 г/см³, что эквивалентно 1 г/мл (поскольку 1 см³ = 1 мл). Это значение является фундаментальной константой, используемой во многих научных расчетах. Следовательно, утверждение Б также является верным.

Поскольку оба утверждения, А и Б, оказались верными, следует выбрать вариант ответа, который подтверждает истинность обоих утверждений.

Ответ: 3

3. Выберите формулу нерастворимого основания.

1) $LiOH$

2) $K_2O$

3) $Cu(OH)_2$

4) $CaCO_3$

Решение

Для того чтобы выбрать формулу нерастворимого основания, необходимо проанализировать каждое из предложенных соединений.

Основания — это класс химических соединений, состоящих из катиона металла и одной или нескольких гидроксид-анионов ($OH^-$). Растворимость оснований можно определить по таблице растворимости солей, кислот и оснований в воде.

1) $LiOH$ — гидроксид лития. Это вещество является основанием. Литий ($Li$) — щелочной металл, а гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов (кроме $Be(OH)_2$ и $Mg(OH)_2$) являются растворимыми в воде (их называют щелочами). Следовательно, $LiOH$ — растворимое основание.

2) $K_2O$ — оксид калия. Это вещество относится к классу оксидов (основных оксидов), а не оснований. При взаимодействии с водой оно образует основание — гидроксид калия ($KOH$).

3) $Cu(OH)_2$ — гидроксид меди(II). Это вещество является основанием, так как состоит из катиона металла меди ($Cu^{2+}$) и двух гидроксильных групп. Согласно таблице растворимости, гидроксид меди(II) является нерастворимым в воде.

4) $CaCO_3$ — карбонат кальция. Это вещество относится к классу солей (соль угольной кислоты), а не оснований. Хотя оно и нерастворимо в воде, оно не является основанием.

Таким образом, из предложенных вариантов нерастворимым основанием является гидроксид меди(II).

Ответ: 3

4. Выберите формулу вещества, водный раствор которого окрашивает лакмус в синий цвет.

1) $Fe(OH)_2$

2) $K_2SO_4$

3) $HNO_3$

4) $Ca(OH)_2$

Для того чтобы водный раствор вещества окрашивал лакмус в синий цвет, среда раствора должна быть щелочной (pH > 7). Щелочную среду создают растворимые в воде основания (щёлочи), а также некоторые соли, подвергающиеся гидролизу. Проанализируем каждый из предложенных вариантов.

1) Fe(OH)₂
Гидроксид железа(II) $Fe(OH)_2$ — это основание, однако оно является нерастворимым в воде. Из-за своей нерастворимости оно не может создать в воде значительную концентрацию гидроксид-ионов ($OH^-$), поэтому среда раствора будет близка к нейтральной, и лакмус не изменит свой цвет.

2) K₂SO₄
Сульфат калия $K_2SO_4$ — это соль, образованная сильным основанием (гидроксидом калия, $KOH$) и сильной кислотой (серной кислотой, $H_2SO_4$). Соли, образованные сильным основанием и сильной кислотой, не подвергаются гидролизу, и их водные растворы имеют нейтральную среду (pH ≈ 7). Лакмус в такой среде останется фиолетовым.

3) HNO₃
Азотная кислота $HNO_3$ является сильной кислотой. В водном растворе она полностью диссоциирует на ионы водорода $H^+$ и нитрат-ионы $NO_3^-$. Повышенная концентрация ионов $H^+$ создает кислую среду (pH < 7), в которой лакмус окрашивается в красный цвет.

4) Ca(OH)₂
Гидроксид кальция $Ca(OH)_2$ является сильным основанием (щёлочью), хотя и малорастворимым в воде. При растворении он диссоциирует на ионы кальция $Ca^{2+}$ и гидроксид-ионы $OH^-$:
$Ca(OH)_2 \rightleftharpoons Ca^{2+} + 2OH^-$
Наличие избыточных гидроксид-ионов в растворе создает щелочную среду (pH > 7), которая и окрашивает лакмус в синий цвет.

Ответ: 4

5. При взаимодействии воды с каждым из двух веществ образуется растворимое основание:

1) $Na$, $Cu$

2) $H_2$, $Ca$

3) $K_2O$, $K$

4) $Na_2O$, $CuO$

Для решения данной задачи необходимо проанализировать взаимодействие каждого вещества из предложенных пар с водой. Растворимое основание (щёлочь) образуется при взаимодействии с водой активных металлов (щелочных и щёлочноземельных, начиная с кальция) и их оксидов.

1) Na, Cu

Натрий ($Na$) является щелочным металлом и активно реагирует с водой, образуя растворимое основание — гидроксид натрия ($NaOH$):

$2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2 \uparrow$

Медь ($Cu$) — малоактивный металл, стоящий в электрохимическом ряду напряжений после водорода, поэтому с водой не взаимодействует.

Данная пара не удовлетворяет условию, так как только одно из веществ образует растворимое основание.

2) H₂, Ca

Водород ($H_2$) не образует оснований при реакции с водой.

Кальций ($Ca$) — щёлочноземельный металл, который реагирует с водой с образованием гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$):

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

Хотя гидроксид кальция является сильным основанием, он малорастворим в воде. Кроме того, первое вещество в паре (водород) не образует основания. Следовательно, эта пара не подходит.

3) K₂O, K

Оксид калия ($K_2O$) является оксидом щелочного металла. Он энергично реагирует с водой с образованием сильного, хорошо растворимого основания — гидроксида калия ($KOH$):

$K_2O + H_2O \rightarrow 2KOH$

Калий ($K$) — щелочной металл, который очень бурно реагирует с водой, образуя тот же самый гидроксид калия ($KOH$):

$2K + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2 \uparrow$

Оба вещества в данной паре при взаимодействии с водой образуют растворимое основание. Этот вариант является правильным.

4) Na₂O, CuO

Оксид натрия ($Na_2O$) — оксид щелочного металла, реагирует с водой, образуя растворимое основание ($NaOH$):

$Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$

Оксид меди(II) ($CuO$) является основным оксидом, но он нерастворим в воде и не реагирует с ней. Соответствующее ему основание ($Cu(OH)_2$) также нерастворимо.

Данная пара не подходит, так как только одно из веществ образует растворимое основание.

Ответ: 3

6. В 40 г воды растворили 10 г сахара. Массовая доля сахара в растворе равна

1) $25 \%$

2) $20 \%$

3) $40 \%$

4) $30 \%$

Дано:

Масса воды ($m(\text{воды})$) = 40 г

Масса сахара ($m(\text{сахара})$) = 10 г

Найти:

Массовая доля сахара в растворе ($ω(\text{сахара})$) - ?

Решение:

Массовая доля растворенного вещества ($ω$) определяется как отношение массы растворенного вещества к общей массе раствора. Обычно ее выражают в процентах. Формула для расчета массовой доли:

$ω(\text{вещества}) = \frac{m(\text{вещества})}{m(\text{раствора})} \times 100\%$

Сначала найдем общую массу раствора ($m(\text{раствора})$). Масса раствора складывается из массы растворителя (воды) и массы растворенного вещества (сахара).

$m(\text{раствора}) = m(\text{воды}) + m(\text{сахара})$

Подставим известные значения из условия задачи:

$m(\text{раствора}) = 40 \text{ г} + 10 \text{ г} = 50 \text{ г}$

Теперь, зная массу сахара и общую массу раствора, мы можем рассчитать массовую долю сахара.

$ω(\text{сахара}) = \frac{m(\text{сахара})}{m(\text{раствора})} \times 100\%$

Подставим числовые значения в формулу:

$ω(\text{сахара}) = \frac{10 \text{ г}}{50 \text{ г}} \times 100\% = 0.2 \times 100\% = 20\%$

Таким образом, массовая доля сахара в растворе составляет 20 %. Этот результат соответствует варианту ответа 2).

Ответ: 20 %.

7. Массы воды и соли, необходимые для приготовления 200 г $5\%$-ного раствора, соответственно равны

1) 40 г и 160 г

2) 10 г и 190 г

3) 20 г и 180 г

4) 5 г и 195 г

Дано:

$m_{раствора} = 200 \text{ г}$

$w_{соли} = 5\%$

Найти:

$m_{воды}$ - ?

$m_{соли}$ - ?

Решение:

Для решения задачи расчеты будем производить в граммах.

Массовая доля растворенного вещества ($w$) — это отношение массы этого вещества ($m_{вещества}$) к массе всего раствора ($m_{раствора}$). Формула для расчета:

$w = \frac{m_{вещества}}{m_{раствора}}$

1. Найдем массу соли ($m_{соли}$), необходимую для приготовления раствора. Для этого выразим массовую долю в виде десятичной дроби: $5\% = 0.05$.

$m_{соли} = w_{соли} \times m_{раствора} = 0.05 \times 200 \text{ г} = 10 \text{ г}$

2. Масса раствора является суммой масс растворителя (воды) и растворенного вещества (соли):

$m_{раствора} = m_{воды} + m_{соли}$

Найдем массу воды ($m_{воды}$), вычитая массу соли из общей массы раствора:

$m_{воды} = m_{раствора} - m_{соли} = 200 \text{ г} - 10 \text{ г} = 190 \text{ г}$

Таким образом, для приготовления 200 г 5%-ного раствора необходимо взять 10 г соли и 190 г воды. В вопросе указан порядок "массы воды и соли", что предполагает ответ "190 г и 10 г". Однако, среди предложенных вариантов правильные численные значения содержатся в варианте 2) "10 г и 190 г", что соответствует порядку "масса соли и масса воды".

Ответ: 10 г и 190 г.

8. К 100 г 10%-ного раствора сахара добавили 50 мл воды. Массовая доля сахара в полученном растворе стала равна

1) 6,7 %

2) 40 %

3) 20,2 %

4) 8,3 %

Дано:

Масса исходного раствора ($m_{р-ра1}$) = 100 г
Массовая доля сахара в исходном растворе ($\omega_{1}$) = 10%
Объем добавленной воды ($V_{H_2O}$) = 50 мл

Перевод данных в систему СИ:
Масса исходного раствора $m_{р-ра1} = 100 \text{ г} = 0.1 \text{ кг}$
Объем добавленной воды $V_{H_2O} = 50 \text{ мл} = 5 \times 10^{-5} \text{ м}^3$
Плотность воды $\rho_{H_2O} \approx 1000 \text{ кг/м}^3$
Масса добавленной воды $m_{H_2O} = V_{H_2O} \times \rho_{H_2O} = 5 \times 10^{-5} \text{ м}^3 \times 1000 \text{ кг/м}^3 = 0.05 \text{ кг}$

Найти:

Массовую долю сахара в полученном растворе ($\omega_{2}$).

Решение:

Для решения задачи будем использовать исходные единицы измерения (граммы и миллилитры), так как они более удобны для данных условий. Плотность воды принимаем равной 1 г/мл.

1. Найдем массу сахара ($m_{сахара}$) в исходном 100-граммовом растворе. Массовая доля вещества в растворе вычисляется по формуле:

$\omega = \frac{m_{вещества}}{m_{раствора}}$

Отсюда масса сахара равна:

$m_{сахара} = m_{р-ра1} \times \omega_{1} = 100 \text{ г} \times 10\% = 100 \text{ г} \times 0.10 = 10 \text{ г}$

2. При добавлении чистой воды масса растворенного вещества (сахара) не изменяется.

3. Найдем массу добавленной воды ($m_{H_2O}$).

$m_{H_2O} = V_{H_2O} \times \rho_{H_2O} = 50 \text{ мл} \times 1 \text{ г/мл} = 50 \text{ г}$

4. Вычислим массу конечного раствора ($m_{р-ра2}$). Она равна сумме массы исходного раствора и массы добавленной воды.

$m_{р-ра2} = m_{р-ра1} + m_{H_2O} = 100 \text{ г} + 50 \text{ г} = 150 \text{ г}$

5. Теперь можем рассчитать новую массовую долю сахара ($\omega_{2}$) в полученном растворе.

$\omega_{2} = \frac{m_{сахара}}{m_{р-ра2}} \times 100\% = \frac{10 \text{ г}}{150 \text{ г}} \times 100\% = \frac{1}{15} \times 100\% \approx 6.67\%$

Полученное значение 6,67% наиболее близко к варианту ответа 1) 6,7 %.

Ответ: 1) 6,7 %