Страница 69 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

8. Оксид углерода(IV) взаимодействует

1) с оксидами металлов IIA-группы (начиная с Ca)

2) с кислотами

3) с нерастворимыми основаниями

4) с кислотными оксидами

Оксид углерода(IV), химическая формула которого $CO_2$, является типичным кислотным оксидом. Для того чтобы определить, с какими из предложенных веществ он взаимодействует, необходимо проанализировать химические свойства кислотных оксидов. Кислотные оксиды реагируют с веществами, проявляющими основные свойства (основными оксидами, основаниями) и, как правило, не реагируют с веществами кислотного характера (кислотами, другими кислотными оксидами). Рассмотрим каждый предложенный вариант.

1) с оксидами металлов IIA-группы (начиная с Ca)

Металлы IIA-группы, начиная с кальция ($Ca$), это щелочноземельные металлы. Их оксиды, такие как оксид кальция ($CaO$), оксид стронция ($SrO$), оксид бария ($BaO$), являются основными оксидами. Согласно общим химическим свойствам, кислотный оксид ($CO_2$) реагирует с основными оксидами с образованием солей (в данном случае, карбонатов). Это классическая реакция нейтрализации между кислотным и основным оксидами.

Пример уравнения реакции:

$CO_2 + CaO \rightarrow CaCO_3$

Таким образом, данное утверждение верно.

Ответ: Верно.

2) с кислотами

Оксид углерода(IV) ($CO_2$) сам является кислотным оксидом. Вещества с однотипными химическими свойствами (в данном случае, кислотными) друг с другом не реагируют. Реакция "кислотный оксид + кислота" не протекает.

Ответ: Неверно.

3) с нерастворимыми основаниями

Кислотные оксиды реагируют с основаниями. Однако реакция с нерастворимыми в воде основаниями (например, $Cu(OH)_2$, $Fe(OH)_3$) при обычных условиях протекает крайне медленно или не идёт вовсе. Это связано с тем, что для реакции необходима диссоциация основания на ионы, что сильно затруднено для нерастворимых веществ. Углекислый газ активно взаимодействует только с растворимыми основаниями (щелочами), например:

$CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$

Поэтому в рамках школьной программы и общих химических закономерностей этот вариант считается неверным.

Ответ: Неверно.

4) с кислотными оксидами

Аналогично случаю с кислотами, два кислотных оксида не будут вступать в реакцию друг с другом, так как оба проявляют кислотные свойства и не могут образовать соль между собой. Например, реакция между $CO_2$ и оксидом серы(VI) $SO_3$ невозможна.

Ответ: Неверно.

9. С раствором гидроксида бария реагирует оксид, формула которого

1) $SO_2$

2) $CaO$

3) $K_2O$

4) $BaO$

Решение:

Гидроксид бария ($Ba(OH)_2$) является сильным основанием (щёлочью). По своим химическим свойствам основания реагируют с кислотами, кислотными оксидами и амфотерными оксидами/гидроксидами. Основания не вступают в реакцию с другими основаниями или основными оксидами. Проанализируем каждый из предложенных вариантов.

1) $SO_2$

Оксид серы(IV) или диоксид серы ($SO_2$) — это кислотный оксид, так как он образован неметаллом (серой). Кислотные оксиды реагируют с основаниями с образованием соли и воды. Реакция с гидроксидом бария протекает по следующему уравнению:

$SO_2 + Ba(OH)_2 \rightarrow BaSO_3\downarrow + H_2O$

В результате образуется сульфит бария — нерастворимая соль, выпадающая в виде белого осадка. Следовательно, эта реакция возможна.

2) $CaO$

Оксид кальция ($CaO$) — это основный оксид, так как он образован щелочноземельным металлом (кальцием). Основные оксиды не реагируют с основаниями. Следовательно, реакции между $CaO$ и $Ba(OH)_2$ не происходит.

3) $K_2O$

Оксид калия ($K_2O$) — это основный оксид, образованный щелочным металлом (калием). Как и другие основные оксиды, он не будет реагировать с основанием, таким как гидроксид бария.

4) $BaO$

Оксид бария ($BaO$) — это также основный оксид. Он является ангидридом гидроксида бария, то есть при реакции с водой образует $Ba(OH)_2$. Основный оксид не реагирует с соответствующим ему гидроксидом или другими основаниями.

Таким образом, из всех предложенных оксидов с раствором гидроксида бария реагирует только кислотный оксид $SO_2$.

Ответ: 1

10. Укажите формулы оксидов, вступающих в реакцию друг с другом.

1) $Li_2O$ и $CaO$

2) $CO_2$ и $N_2O_5$

3) $SO_2$ и $K_2O$

4) $CO$ и $FeO$

Для того чтобы определить, какие оксиды вступают в реакцию друг с другом, необходимо классифицировать каждый оксид по его кислотно-основным свойствам. Взаимодействие, как правило, происходит между оксидами с противоположными свойствами: кислотным и основным.

Оксид лития ($Li_2O$) и оксид кальция ($CaO$) являются основными оксидами, так как образованы соответственно щелочным и щелочноземельным металлами. Два основных оксида друг с другом не реагируют.

Оксид углерода(IV) ($CO_2$) и оксид азота(V) ($N_2O_5$) являются кислотными оксидами, так как образованы неметаллами. Два кислотных оксида друг с другом не реагируют.

Оксид серы(IV) ($SO_2$) является кислотным оксидом, а оксид калия ($K_2O$) — основным. Кислотный и основный оксиды вступают в реакцию соединения с образованием соли (сульфита калия).
Уравнение реакции: $SO_2 + K_2O \rightarrow K_2SO_3$.
Эта пара оксидов реагирует друг с другом.

Оксид углерода(II) ($CO$) является несолеобразующим оксидом, который не вступает в реакции кислотно-основного типа. Оксид железа(II) ($FeO$) — основный оксид. Взаимодействие с образованием соли между ними не происходит. При высокой температуре возможна окислительно-восстановительная реакция ($FeO + CO \xrightarrow{t} Fe + CO_2$), но это не типичная реакция между оксидами, которую проверяют в данном контексте.

Исходя из анализа, единственной парой оксидов, вступающей в характерную для них реакцию кислотно-основного взаимодействия, является $SO_2$ и $K_2O$.

Ответ: 3.

11. Укажите свойства, характерные для основных оксидов:

1) являются жидкостями

2) оксиды металлов IA и IIA-групп (начиная с Ca) взаимодействуют с водой

3) вступают в реакции со щелочами

4) реагируют с кислотами с образованием солей

5) не вступают в реакцию с кислотными оксидами

Решение

Для определения свойств, характерных для основных оксидов, проанализируем каждое утверждение.

1) являются жидкостями

Это утверждение неверно. Основные оксиды — это оксиды металлов, которые в стандартных условиях (комнатная температура и нормальное давление) в подавляющем большинстве являются твердыми кристаллическими веществами. Например, оксид кальция ($CaO$), оксид натрия ($Na_2O$), оксид меди(II) ($CuO$) — все они твердые. Агрегатное состояние не является их определяющим химическим свойством.
Ответ: Утверждение неверно.

2) оксиды металлов IA и IIA-групп (начиная с Ca) взаимодействуют с водой

Это утверждение верно. Оксиды щелочных металлов (IA группа, например, $Li_2O, Na_2O, K_2O$) и щелочноземельных металлов (IIA группа, начиная с кальция: $CaO, SrO, BaO$) являются оксидами активных металлов. Они активно реагируют с водой с образованием соответствующих растворимых оснований — щелочей.
Пример реакции: $CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$ (гидроксид кальция).
Пример реакции: $Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$ (гидроксид натрия).
Это одна из ключевых характеристик наиболее активных основных оксидов.
Ответ: Утверждение верно.

3) вступают в реакции со щелочами

Это утверждение неверно. Основные оксиды проявляют основные свойства. Щелочи — это сильные растворимые основания. Вещества с однотипными свойствами (основание с основанием) друг с другом не взаимодействуют. Реакция со щелочами характерна для кислотных и амфотерных оксидов.
Пример: $CaO + NaOH \rightarrow$ реакция не идет.
Ответ: Утверждение неверно.

4) реагируют с кислотами с образованием солей

Это утверждение верно. Это фундаментальное и определяющее свойство всех без исключения основных оксидов. Они вступают в реакцию нейтрализации с кислотами, в результате которой образуются соль и вода.
Общая схема: Основный оксид + Кислота → Соль + Вода.
Пример реакции (даже для нерастворимого в воде оксида): $CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$.
Ответ: Утверждение верно.

5) не вступают в реакцию с кислотными оксидами

Это утверждение неверно. Оно противоречит химической природе основных оксидов. Основные оксиды (проявляющие свойства оснований) активно реагируют с кислотными оксидами (проявляющими свойства кислот) с образованием солей.
Общая схема: Основный оксид + Кислотный оксид → Соль.
Пример реакции: $CaO + CO_2 \rightarrow CaCO_3$.
Ответ: Утверждение неверно.

Таким образом, свойствами, характерными для основных оксидов, из перечисленных являются утверждения 2 и 4.

12. Установите соответствие между оксидом и реагентом, с которым этот оксид может вступать в реакцию.

ОКСИД

А) $SO_3$

Б) $Na_2O$

В) $SO_2$

РЕАГЕНТ

1) $O_2$

2) $H_3PO_4$

3) $Ca(OH)_2$

4) $H_2O$

5) $NaCl$

Для установления соответствия проанализируем химические свойства каждого оксида и каждого реагента.

• Оксиды:
• А) $SO_3$ (оксид серы(VI)) – кислотный оксид.
• Б) $Na_2O$ (оксид натрия) – основный оксид.
• В) $SO_2$ (оксид серы(IV)) – кислотный оксид, в котором сера находится в промежуточной степени окисления.
• Реагенты:
• 1) $O_2$ (кислород) – окислитель.
• 2) $H_3PO_4$ (ортофосфорная кислота) – кислота.
• 3) $Ca(OH)_2$ (гидроксид кальция) – основание (щёлочь).
• 4) $H_2O$ (вода).
• 5) $NaCl$ (хлорид натрия) – соль.

Оксид серы(VI) $SO_3$ является высшим оксидом серы, проявляет ярко выраженные кислотные свойства. Он реагирует с водой, основными оксидами и основаниями. Из предложенного списка реагентов $SO_3$ будет реагировать с гидроксидом кальция $Ca(OH)_2$ (3) и водой $H_2O$ (4). В контексте задачи, где необходимо найти уникальное соответствие для каждого вещества, наиболее характерной является реакция кислотного оксида с основанием.

Уравнение реакции с гидроксидом кальция:

$SO_3 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaSO_4 + H_2O$

Ответ: 3

Оксид натрия $Na_2O$ является основным оксидом. Основные оксиды реагируют с кислотами и кислотными оксидами. Из списка реагентов единственной кислотой является ортофосфорная кислота $H_3PO_4$ (2). Их взаимодействие — это классическая реакция нейтрализации.

Уравнение реакции:

$3Na_2O + 2H_3PO_4 \rightarrow 2Na_3PO_4 + 3H_2O$

Ответ: 2

Оксид серы(IV) $SO_2$ — это кислотный оксид. Однако, в отличие от $SO_3$, сера в нём имеет промежуточную степень окисления +4, поэтому $SO_2$ может выступать в роли восстановителя, то есть окисляться. Из предложенных реагентов окислителем является кислород $O_2$ (1). Эта реакция является отличительной чертой $SO_2$ по сравнению с $SO_3$.

Уравнение реакции окисления:

$2SO_2 + O_2 \rightleftharpoons 2SO_3$

Хотя $SO_2$ также реагирует с $Ca(OH)_2$ и $H_2O$, его способность к окислению является уникальным свойством в данном наборе веществ, что делает этот выбор наиболее логичным.

Ответ: 1

13. Основную массу земной коры составляет $SiO_2$, образующий кварц, кварцевый песок, кремнезём, горный хрусталь и др.

Сравните свойства $SiO_2$ и $CO_2$ — углекислого газа.

Оксид кремния(IV) ($SiO_2$) и оксид углерода(IV) ($CO_2$) являются оксидами элементов одной подгруппы (IVА), но их свойства существенно различаются.

Сходства

• И углерод, и кремний находятся в IV группе главной подгруппы периодической системы и проявляют в данных оксидах высшую степень окисления +4.
• Оба оксида относятся к классу кислотных оксидов. Они реагируют с основными оксидами и щелочами с образованием солей — силикатов и карбонатов соответственно. Например, взаимодействие со щёлочью:
  $SiO_2 + 2NaOH \xrightarrow{сплавление} Na_2SiO_3 + H_2O$
  $CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$

Различия

Ключевое различие между $SiO_2$ и $CO_2$ заключается в строении их кристаллической решётки, что и определяет разницу в физических и химических свойствах.

Тип кристаллической решётки и физические свойства

Оксид углерода(IV) ($CO_2$) имеет молекулярную кристаллическую решётку. Его структурные единицы — отдельные молекулы $O=C=O$, которые слабо связаны между собой межмолекулярными силами. Из-за этого $CO_2$ при нормальных условиях является газом. Он имеет низкие температуры плавления и кипения (температура сублимации $-78.5^\circ C$).

Оксид кремния(IV) ($SiO_2$) имеет атомную кристаллическую решётку. В ней каждый атом кремния связан прочными ковалентными связями с четырьмя атомами кислорода, образуя единую трёхмерную сетку. Чтобы разрушить эти связи, требуется огромное количество энергии. Поэтому $SiO_2$ — это очень твёрдое, тугоплавкое вещество (температура плавления кварца $\approx 1713^\circ C$), которое при нормальных условиях находится в твёрдом агрегатном состоянии.

Растворимость в воде и химическая активность

Оксид углерода(IV) ограниченно растворяется в воде, частично реагируя с ней с образованием слабой угольной кислоты: $CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3$. Как газ, он довольно легко вступает в реакции, например, с растворами щелочей при комнатной температуре.

Оксид кремния(IV) в воде нерастворим. Из-за прочности своей кристаллической решётки он химически инертен. Для проведения реакций, например, со щелочами или основными оксидами, требуется высокая температура (сплавление). В отличие от большинства кислотных оксидов, он не реагирует с водой, но вступает в реакцию с плавиковой кислотой: $SiO_2 + 4HF \rightarrow SiF_4 + 2H_2O$.

Ответ: Оксид кремния(IV) и оксид углерода(IV) — кислотные оксиды, но $SiO_2$ является твёрдым тугоплавким веществом с атомной кристаллической решёткой, нерастворимым в воде и химически малоактивным, в то время как $CO_2$ — это газ с молекулярной решёткой, низкими температурами фазовых переходов, частично растворимый в воде и более реакционноспособный. Причина этих различий кроется в разном типе строения: атомная решётка у $SiO_2$ и молекулярная у $CO_2$.