Страница 61 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

8. К 500 г $15\%$-ного раствора гидроксида натрия добавили 200 мл воды. Массовая доля гидроксида натрия в полученном растворе стала равна

1) $10,7 \%$

2) $11,6 \%$

3) $14 \%$

4) $21,4 \%$

Дано:

Масса исходного раствора гидроксида натрия $m_{p-pa1} = 500 \text{ г}$

Массовая доля гидроксида натрия в исходном растворе $w_1 = 15\% = 0.15$

Объем добавленной воды $V_{H_2O} = 200 \text{ мл}$

$m_{p-pa1} = 500 \text{ г} = 0.5 \text{ кг}$

$V_{H_2O} = 200 \text{ мл} = 2 \cdot 10^{-4} \text{ м}^3$

Найти:

Массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе $w_2$.

Решение:

Массовая доля вещества в растворе ($w$) вычисляется по формуле:

$w = \frac{m_{вещества}}{m_{раствора}} \cdot 100\%$

1. Сначала найдем массу чистого гидроксида натрия ($m_{NaOH}$) в исходном 15%-ном растворе.

$m_{NaOH} = m_{p-pa1} \cdot w_1 = 500 \text{ г} \cdot 0.15 = 75 \text{ г}$

2. При добавлении воды к раствору масса растворенного вещества (гидроксида натрия) не изменяется и остается равной 75 г.

3. Далее найдем массу конечного раствора ($m_{p-pa2}$). Она равна сумме массы исходного раствора и массы добавленной воды. Плотность воды ($\rho_{H_2O}$) принимаем равной 1 г/мл, поэтому масса 200 мл воды составляет 200 г.

$m_{H_2O} = V_{H_2O} \cdot \rho_{H_2O} = 200 \text{ мл} \cdot 1 \text{ г/мл} = 200 \text{ г}$

Масса конечного раствора:

$m_{p-pa2} = m_{p-pa1} + m_{H_2O} = 500 \text{ г} + 200 \text{ г} = 700 \text{ г}$

4. Теперь рассчитаем массовую долю гидроксида натрия в полученном растворе ($w_2$).

$w_2 = \frac{m_{NaOH}}{m_{p-pa2}} = \frac{75 \text{ г}}{700 \text{ г}} \approx 0.10714$

5. Выразим полученное значение в процентах.

$w_2 \approx 0.10714 \cdot 100\% \approx 10.7\%$

Полученный результат соответствует варианту ответа 1).

Ответ: 10,7 %.

9. К 100 г $20\%$-ного раствора соли добавили 15 г соли. Массовая доля соли в полученном растворе стала равна

1) $22,5\%$

2) $24,3\%$

3) $28\%$

4) $30,4\%$

Дано:

Масса исходного раствора соли, $m_{р-ра1} = 100$ г
Массовая доля соли в исходном растворе, $\omega_1 = 20\% = 0.20$
Масса добавленной соли, $m_{доб.соли} = 15$ г

Найти:

Массовую долю соли в полученном растворе, $\omega_2$

Решение:

Массовая доля растворенного вещества ($\omega$) в растворе вычисляется как отношение массы растворенного вещества ($m_{вещества}$) к общей массе раствора ($m_{раствора}$).

1. Сначала определим массу соли, которая содержалась в исходном 20%-ном растворе массой 100 г.
$m_{соли1} = m_{р-ра1} \cdot \omega_1$
$m_{соли1} = 100 \text{ г} \cdot 0.20 = 20 \text{ г}$
Итак, в исходном растворе было 20 г соли.

2. К раствору добавили еще 15 г соли. Теперь общая масса соли в растворе ($m_{соли2}$) стала:
$m_{соли2} = m_{соли1} + m_{доб.соли} = 20 \text{ г} + 15 \text{ г} = 35 \text{ г}$

3. При добавлении соли общая масса раствора ($m_{р-ра2}$) также увеличилась:
$m_{р-ра2} = m_{р-ра1} + m_{доб.соли} = 100 \text{ г} + 15 \text{ г} = 115 \text{ г}$

4. Теперь мы можем рассчитать новую массовую долю соли ($\omega_2$) в полученном растворе:
$\omega_2 = \frac{m_{соли2}}{m_{р-ра2}} \cdot 100\%$
$\omega_2 = \frac{35 \text{ г}}{115 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 0.304347... \cdot 100\% \approx 30.43\%$

Округляя до десятых, получаем 30,4%. Этот результат соответствует варианту ответа 4).

Ответ: 4) 30,4 %

10. Выберите верные утверждения:

1) растворение — физико-химический процесс

2) растворение не сопровождается тепловыми эффектами

3) раствор — гетерогенная система, состоящая из растворителя, растворённого вещества и продуктов их взаимодействия

4) вода — растворитель для всех веществ

5) гипс $CaSO_4 \cdot 2H_2O$ и глауберова соль $Na_2SO_4 \cdot 10H_2O$ — гидраты

1) растворение — физико-химический процесс
Это утверждение верно. Растворение — это сложный процесс, который включает в себя как физические аспекты (разрушение структуры растворяемого вещества и его диффузию в растворителе), так и химические (взаимодействие частиц растворяемого вещества с молекулами растворителя — сольватацию). Поскольку присутствуют и физические, и химические явления, процесс классифицируется как физико-химический.
Ответ: верное утверждение.

2) растворение не сопровождается тепловыми эффектами
Это утверждение неверно. Процесс растворения практически всегда сопровождается выделением (экзотермический эффект) или поглощением (эндотермический эффект) теплоты. Это связано с тем, что энергия затрачивается на разрыв связей в растворяемом веществе и растворителе, и выделяется при образовании новых связей в процессе сольватации. Суммарный тепловой эффект является результатом этих двух процессов.
Ответ: неверное утверждение.

3) раствор — гетерогенная система, состоящая из растворителя, растворённого вещества и продуктов их взаимодействия
Это утверждение неверно. Истинный раствор является гомогенной, то есть однородной, системой. В такой системе отсутствуют поверхности раздела фаз, а компоненты распределены на молекулярном или ионном уровне. Гетерогенные системы (неоднородные) состоят из нескольких фаз.
Ответ: неверное утверждение.

4) вода — растворитель для всех веществ
Это утверждение неверно. Воду называют «универсальным растворителем» из-за её способности растворять большое количество веществ, особенно полярных и ионных. Однако существует множество веществ (например, неполярные соединения, такие как масла, жиры), которые в воде нерастворимы.
Ответ: неверное утверждение.

5) гипс $CaSO_4 \cdot 2H_2O$ и глауберова соль $Na_2SO_4 \cdot 10H_2O$ — гидраты
Это утверждение верно. Гидраты, или кристаллогидраты, — это кристаллические соединения, включающие в свой состав молекулы воды. Формулы $CaSO_4 \cdot 2H_2O$ (дигидрат сульфата кальция, или гипс) и $Na_2SO_4 \cdot 10H_2O$ (декагидрат сульфата натрия, или глауберова соль) как раз и описывают такие соединения.
Ответ: верное утверждение.

11. Установите соответствие между формулой вещества и классом этого вещества.

ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА
А) $Fe(NO_3)_2$
Б) $Sr(OH)_2$
В) $CuO$

КЛАСС ВЕЩЕСТВА
1) оксид
2) основание
3) соль
4) кислота

Для установления соответствия необходимо определить класс каждого из предложенных неорганических соединений на основе их химического состава и строения.

А) Формула вещества $Fe(NO_3)_2$ соответствует нитрату железа(II). Данное соединение образовано катионом металла ($Fe^{2+}$) и анионом кислотного остатка азотной кислоты ($NO_3^{-}$). Согласно номенклатуре неорганических соединений, вещества, состоящие из катиона металла и аниона кислотного остатка, классифицируются как соли. Таким образом, нитрат железа(II) является солью.
Ответ: 3

Б) Формула вещества $Sr(OH)_2$ соответствует гидроксиду стронция. Данное соединение состоит из катиона металла ($Sr^{2+}$) и двух гидроксид-анионов ($OH^{-}$). Соединения, состоящие из катиона металла и одной или нескольких гидроксогрупп ($OH^{-}$), относятся к классу оснований (или гидроксидов). Таким образом, гидроксид стронция является основанием.
Ответ: 2

В) Формула вещества $CuO$ соответствует оксиду меди(II). Это бинарное соединение, то есть состоящее из двух химических элементов: металла меди ($Cu$) и кислорода ($O$). Бинарные соединения элементов с кислородом, в котором кислород проявляет степень окисления -2, называются оксидами. Таким образом, оксид меди(II) является оксидом.
Ответ: 1

12. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения:

$фосфор \to оксид\ фосфора(V) \to фосфорная\ кислота$

Для осуществления данной цепочки превращений необходимо провести две последовательные химические реакции.

фосфор → оксид фосфора(V)

Первый этап — получение оксида фосфора(V) из простого вещества фосфора. Это реакция горения фосфора в избытке кислорода. В результате образуется высший оксид фосфора, где фосфор проявляет степень окисления +5.

Уравнение реакции:

$4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

Ответ: $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

оксид фосфора(V) → фосфорная кислота

Второй этап — получение фосфорной кислоты из оксида фосфора(V). Оксид фосфора(V) является кислотным оксидом и при взаимодействии с водой образует соответствующую ему ортофосфорную кислоту ($H_3PO_4$).

Уравнение реакции:

$P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$

Ответ: $P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$

13. Используя график зависимости растворимости веществ от температуры (рис. 1), определите массу кристаллов нитрата калия $KNO_3$, которые образуются при охлаждении 50 г насыщенного раствора этой соли от $t = 70 ^\circ C$ до $t = 40 ^\circ C$.

Рис. 1. Зависимость растворимости веществ от температуры

Дано:

Масса насыщенного раствора нитрата калия ($KNO_3$) при температуре $t_1$: $m_{p-pa,1} = 50$ г
Начальная температура: $t_1 = 70$ °C
Конечная температура: $t_2 = 40$ °C

Найти:

Массу кристаллов $KNO_3$, выпавших в осадок: $m_{кристаллов}$ — ?

Решение:

1. Сначала определим растворимость нитрата калия ($KNO_3$) при начальной и конечной температурах, используя предоставленный график. Растворимость ($S$) на графике указана в граммах вещества на 100 г воды ($H_2O$).

• При температуре $t_1 = 70$ °C, находим на графике кривую для $KNO_3$. Соответствующая растворимость $S_1$ составляет 140 г на 100 г $H_2O$.
• При температуре $t_2 = 40$ °C, растворимость $S_2$ для $KNO_3$ составляет 65 г на 100 г $H_2O$.

2. Теперь рассчитаем массу воды и массу растворенной соли в исходном насыщенном растворе массой 50 г при 70 °C.

Масса насыщенного раствора, приготовленного из 100 г воды при 70 °C, будет равна сумме масс воды и растворенной соли:

$m_{p-pa(при\;100г\;H_2O)} = m(H_2O) + S_1 = 100\text{ г} + 140\text{ г} = 240\text{ г}$

Используя пропорцию, найдем массу воды ($m_{H_2O}$) и массу соли ($m_{соли,1}$) в нашем 50-граммовом растворе:

$m_{H_2O} = m_{p-pa,1} \cdot \frac{100\text{ г}\;H_2O}{240\text{ г}\;p-pa} = 50\text{ г} \cdot \frac{100}{240} = \frac{5000}{240} = \frac{125}{6}$ г

Масса соли в начальном растворе:

$m_{соли,1} = m_{p-pa,1} - m_{H_2O} = 50\text{ г} - \frac{125}{6}\text{ г} = \frac{300 - 125}{6} = \frac{175}{6}$ г

3. При охлаждении раствора до 40 °C масса растворителя (воды) остается неизменной ($m_{H_2O} = \frac{125}{6}$ г), но растворимость соли падает до $S_2 = 65$ г на 100 г $H_2O$. Рассчитаем, какая максимальная масса соли ($m_{соли,2}$) может остаться растворенной в этом количестве воды при новой температуре.

Составим пропорцию:

$\frac{m_{соли,2}}{m_{H_2O}} = \frac{S_2}{100\text{ г}\;H_2O}$

$m_{соли,2} = \frac{S_2 \cdot m_{H_2O}}{100} = \frac{65 \cdot \frac{125}{6}}{100} = \frac{65 \cdot 125}{6 \cdot 100} = \frac{8125}{600} = \frac{325}{24}$ г

4. Масса кристаллов $KNO_3$, выпавших в осадок, равна разности между массой соли в растворе при 70 °C и массой соли, которая осталась в растворе при 40 °C.

$m_{кристаллов} = m_{соли,1} - m_{соли,2} = \frac{175}{6}\text{ г} - \frac{325}{24}\text{ г}$

Приводим дроби к общему знаменателю:

$m_{кристаллов} = \frac{175 \cdot 4}{24} - \frac{325}{24} = \frac{700 - 325}{24} = \frac{375}{24} = \frac{125}{8} = 15,625$ г

Ответ: масса образовавшихся кристаллов нитрата калия составляет 15,625 г.