Страница 75 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

1. Выберите пару элементов, в которой каждый элемент образует основание состава $ЭОН$.

1) $Na$, $Ca$

2) $Ba$, $Mg$

3) $Li$, $K$

4) $Rb$, $Sr$

Решение

В задаче требуется выбрать пару химических элементов, каждый из которых образует основание (гидроксид) с общей формулой ЭОН, где Э — это символ элемента.

Общая формула основания ЭОН подразумевает, что элемент Э соединен с одной гидроксогруппой (OH). Гидроксогруппа имеет заряд -1 ($OH^{-}$). Чтобы молекула была электронейтральной, катион элемента Э должен иметь заряд +1 ($Э^{+}$). Следовательно, нам нужно найти пару элементов, которые в своих гидроксидах проявляют степень окисления +1.

Элементы, проявляющие постоянную степень окисления +1, — это щелочные металлы, которые находятся в I группе главной подгруппы Периодической системы. К ним относятся Li, Na, K, Rb, Cs, Fr.

Элементы II группы главной подгруппы (щелочноземельные металлы), такие как Mg, Ca, Sr, Ba, проявляют постоянную степень окисления +2 и образуют гидроксиды состава Э(ОН)₂.

Проанализируем предложенные варианты:

1) Na, Ca

Na (натрий) — щелочной металл I группы. Образует гидроксид NaOH. Формула соответствует ЭОН.
Ca (кальций) — щелочноземельный металл II группы. Образует гидроксид Ca(OH)₂. Формула не соответствует ЭОН.
Пара не подходит.

2) Ba, Mg

Ba (барий) — щелочноземельный металл II группы. Образует гидроксид Ba(OH)₂.
Mg (магний) — щелочноземельный металл II группы. Образует гидроксид Mg(OH)₂.
Оба элемента образуют гидроксиды состава Э(ОН)₂, поэтому пара не подходит.

3) Li, K

Li (литий) — щелочной металл I группы. Образует гидроксид LiOH. Формула соответствует ЭОН.
K (калий) — щелочной металл I группы. Образует гидроксид KOH. Формула соответствует ЭОН.
Оба элемента в паре образуют гидроксиды состава ЭОН. Эта пара является правильным ответом.

4) Rb, Sr

Rb (рубидий) — щелочной металл I группы. Образует гидроксид RbOH. Формула соответствует ЭОН.
Sr (стронций) — щелочноземельный металл II группы. Образует гидроксид Sr(OH)₂. Формула не соответствует ЭОН.
Пара не подходит.

Ответ: 3

2. Укажите формулу основания, которое относится к щелочам.

1) $Ni(OH)_2$

2) $Be(OH)_2$

3) $Fe(OH)_2$

4) $Ca(OH)_2$

Решение

В химии основаниями называют сложные вещества, которые состоят из атома металла и одной или нескольких гидроксогрупп ($-OH$). Щёлочи — это растворимые в воде основания. Как правило, к щелочам относят гидроксиды щелочных металлов (IА группа периодической системы) и щёлочноземельных металлов (IIА группа, начиная с кальция).

Для определения, какое из предложенных соединений является щёлочью, проанализируем каждое из них:

1) $Ni(OH)_2$ — гидроксид никеля(II). Это основание, образованное переходным металлом. Согласно таблице растворимости, $Ni(OH)_2$ является нерастворимым в воде веществом, следовательно, не является щёлочью.

2) $Be(OH)_2$ — гидроксид бериллия. Хотя бериллий и находится во IIА группе, его гидроксид проявляет амфотерные свойства (то есть может реагировать и с кислотами, и с щелочами) и является нерастворимым в воде. Он не относится к щелочам.

3) $Fe(OH)_2$ — гидроксид железа(II). Это основание, образованное переходным металлом. $Fe(OH)_2$ — нерастворимое в воде соединение, поэтому не является щёлочью.

4) $Ca(OH)_2$ — гидроксид кальция (гашёная известь). Кальций — щёлочноземельный металл. Гидроксид кальция считается малорастворимым, однако в рамках школьной химии его относят к щелочам, так как он является сильным основанием, а его насыщенный водный раствор (известковая вода) обладает выраженной щелочной средой.

Таким образом, из представленного списка к щелочам относится гидроксид кальция.

Ответ: 4) $Ca(OH)_2$.

3. Метилоранж становится жёлтым в растворе

1) хлорида натрия

2) гидроксида натрия

3) сульфата натрия

4) серной кислоты

Метиловый оранжевый (метилоранж) — это кислотно-основный индикатор. Его цвет зависит от водородного показателя (pH) раствора:

• В сильнокислой среде (pH < 3,1) он приобретает красную окраску.
• В слабокислой, нейтральной или щелочной среде (pH > 4,4) он становится жёлтым.

Рассмотрим среду в каждом из предложенных растворов, чтобы определить цвет индикатора.

1) хлорида натрия

Хлорид натрия ($NaCl$) является солью, образованной сильным основанием ($NaOH$) и сильной кислотой ($HCl$). Водный раствор такой соли имеет нейтральную среду (pH ≈ 7). Поскольку 7 > 4,4, метилоранж в этом растворе будет жёлтым.

2) гидроксида натрия

Гидроксид натрия ($NaOH$) — это сильное основание, или щёлочь. Его водный раствор имеет сильнощелочную среду (pH > 7). В такой среде (pH > 4,4) метилоранж окрасится в жёлтый цвет.

3) сульфата натрия

Сульфат натрия ($Na_2SO_4$) — это соль, образованная сильным основанием ($NaOH$) и сильной кислотой ($H_2SO_4$). Подобно хлориду натрия, её раствор также нейтрален (pH ≈ 7). Следовательно, метилоранж будет жёлтым (pH > 4,4).

4) серной кислоты

Серная кислота ($H_2SO_4$) — сильная кислота. Её водный раствор имеет сильнокислую среду (pH < 3,1). В этом растворе метилоранж станет красным.

Решение

Исходя из анализа, метилоранж приобретает жёлтую окраску в трёх из предложенных растворов: хлорида натрия, гидроксида натрия и сульфата натрия. Это связано с тем, что интервал перехода окраски метилоранжа (pH 3,1–4,4) находится в кислой области, поэтому в любой нейтральной или щелочной среде он будет жёлтым. В тестовых заданиях с одним правильным ответом необходимо выбрать наиболее точный или характерный вариант. Жёлтый цвет индикатора соответствует его форме, существующей в щелочной среде. Гидроксид натрия — это щёлочь, и его раствор является классическим примером щелочной среды. Растворы солей $NaCl$ и $Na_2SO_4$ нейтральны. Поэтому, несмотря на то, что в них индикатор тоже жёлтый, наиболее подходящим ответом, демонстрирующим причину щелочной окраски, является гидроксид натрия.

Ответ: 2

4. Выберите формулу основания, которое разлагается при нагревании.

Решение

Для ответа на данный вопрос необходимо проанализировать термическую устойчивость предложенных оснований. Существует общее правило в химии, касающееся разложения гидроксидов при нагревании:

• Гидроксиды щелочных (Li, Na, K и др.) и щёлочноземельных (Ca, Sr, Ba) металлов являются термически устойчивыми. Они плавятся при нагревании и разлагаются только при очень высоких температурах. Такие основания называют щелочами.
• Нерастворимые в воде основания (гидроксиды большинства других металлов, таких как Fe, Cu, Al, Zn) являются термически неустойчивыми и разлагаются при относительно невысоких температурах на соответствующий оксид и воду.

Рассмотрим каждый из предложенных вариантов:

1) $Fe(OH)_2$ — гидроксид железа(II). Согласно таблице растворимости, это нерастворимое в воде основание. Следовательно, оно будет разлагаться при нагревании. Уравнение реакции:
$Fe(OH)_2 \xrightarrow{t} FeO + H_2O$

2) $NaOH$ — гидроксид натрия. Это растворимое основание (щёлочь), образованное щелочным металлом натрием. Оно термически устойчиво.

3) $Ba(OH)_2$ — гидроксид бария. Это растворимое основание (щёлочь), образованное щёлочноземельным металлом барием. Оно термически устойчиво.

4) $KOH$ — гидроксид калия. Это растворимое основание (щёлочь), образованное щелочным металлом калием. Оно также термически устойчиво.

Таким образом, из перечисленных соединений при нагревании разлагается только гидроксид железа(II).

Ответ: 1

5. Верны ли утверждения об основаниях?

А. Реакция между щёлочью и кислотой называется реакцией нейтрализации.

Б. Реакции щелочей с солями в растворе относятся к реакциям обмена.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

А. Реакция между щелочью и кислотой называется реакцией нейтрализации.

Данное утверждение является верным. По определению, реакция нейтрализации — это взаимодействие кислоты и основания, в результате которого образуются соль и вода. Щелочи являются растворимыми в воде основаниями, поэтому их реакция с кислотами является классическим примером реакции нейтрализации. В ходе этой реакции ионы водорода ($H^+$) кислоты и гидроксид-ионы ($OH^-$) основания соединяются, образуя молекулы воды.

Пример реакции нейтрализации: $NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$

Б. Реакции щелочей с солями в растворе относятся к реакциям обмена.

Данное утверждение также является верным. Реакции ионного обмена — это реакции, в которых два сложных вещества обмениваются своими составными ионами. Реакция между щелочью и солью в растворе протекает по этому механизму, если выполняется одно из условий протекания реакций ионного обмена до конца: образование осадка, выделение газа или образование малодиссоциирующего вещества (например, воды). Как правило, при взаимодействии щелочи с растворимой солью образуется нерастворимое основание (осадок).

Пример реакции обмена между щелочью и солью: $2KOH + CuSO_4 \rightarrow K_2SO_4 + Cu(OH)_2 \downarrow$

В этой реакции катион калия ($K^+$) и катион меди ($Cu^{2+}$) обмениваются анионами ($OH^-$ и $SO_4^{2-}$), что является признаком реакции обмена.

Поскольку оба утверждения (А и Б) верны, необходимо выбрать вариант ответа, который подтверждает истинность обоих суждений.

Ответ: 3

6. С гидроксидом кальция не взаимодействует вещество, формула которого

1) $H_3PO_4$

2) $HNO_3$

3) $SO_2$

4) $KCl$

Гидроксид кальция, $Ca(OH)_2$, является основанием (щёлочью). По своим химическим свойствам он вступает в реакции с кислотами, кислотными оксидами и некоторыми солями (если в результате реакции образуется осадок, газ или вода). Чтобы определить, какое из предложенных веществ не взаимодействует с гидроксидом кальция, проанализируем каждую реакцию.

1) $H_3PO_4$

Ортофосфорная кислота ($H_3PO_4$) является кислотой и вступает с основанием $Ca(OH)_2$ в реакцию нейтрализации. В результате образуется нерастворимая соль фосфат кальция и вода.

Уравнение реакции: $3Ca(OH)_2 + 2H_3PO_4 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2 \downarrow + 6H_2O$.

Так как реакция протекает, этот вариант не является верным.

Ответ: взаимодействует.

2) $HNO_3$

Азотная кислота ($HNO_3$) — сильная кислота, которая реагирует с основанием $Ca(OH)_2$ в реакции нейтрализации, образуя растворимую соль нитрат кальция и воду.

Уравнение реакции: $Ca(OH)_2 + 2HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + 2H_2O$.

Так как реакция протекает, этот вариант не является верным.

Ответ: взаимодействует.

3) $SO_2$

Оксид серы(IV) ($SO_2$) — это кислотный оксид, который реагирует со щелочами. При взаимодействии с гидроксидом кальция образуется нерастворимый сульфит кальция и вода.

Уравнение реакции: $Ca(OH)_2 + SO_2 \rightarrow CaSO_3 \downarrow + H_2O$.

Так как реакция протекает, этот вариант не является верным.

Ответ: взаимодействует.

4) $KCl$

Хлорид калия ($KCl$) — это соль, образованная сильным основанием ($KOH$) и сильной кислотой ($HCl$). Реакция ионного обмена между гидроксидом кальция и хлоридом калия не происходит, так как все возможные продукты реакции — хлорид кальция ($CaCl_2$) и гидроксид калия ($KOH$) — являются растворимыми в воде и сильными электролитами. В растворе не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита, поэтому видимых признаков реакции нет.

Уравнение реакции: $Ca(OH)_2 + 2KCl \nrightarrow$.

Следовательно, это вещество не взаимодействует с гидроксидом кальция.

Ответ: не взаимодействует.

7. Укажите формулу основания, разложением которого можно получить оксид.

1) $Mn(OH)_2$

2) $Ca(OH)_2$

3) $Ba(OH)_2$

4) $Sr(OH)_2$

Решение

Способность оснований (гидроксидов) разлагаться при нагревании на оксид и воду зависит от их термической устойчивости. Как правило, нерастворимые в воде основания разлагаются при нагревании, в то время как растворимые основания (щёлочи), к которым относятся гидроксиды щелочных и щёлочноземельных металлов (начиная с кальция), являются термически устойчивыми и разлагаются лишь при очень высоких температурах.

Рассмотрим предложенные варианты:

1) Mn(OH)₂ – гидроксид марганца(II). Это нерастворимое в воде основание. Нерастворимые основания термически неустойчивы и при нагревании легко разлагаются на соответствующий оксид и воду. Уравнение реакции: $Mn(OH)_2 \xrightarrow{t} MnO + H_2O$.

2) Ca(OH)₂ – гидроксид кальция. Это щёлочь (основание щёлочноземельного металла). Является термически устойчивым соединением и разлагается только при высокой температуре (около 580 °C).

3) Ba(OH)₂ – гидроксид бария. Это сильная щёлочь, которая еще более термически устойчива, чем гидроксид кальция. Температура разложения около 800 °C.

4) Sr(OH)₂ – гидроксид стронция. Также является щёлочью и термически устойчивым основанием.

Таким образом, из предложенного списка только гидроксид марганца(II) является типичным нерастворимым основанием, которое легко разлагается при нагревании для получения оксида.

Ответ: 1.

8. Не относится к реакциям нейтрализации взаимодействие между веществами, формулы которых:

1) $KOH$ и $HNO_3$

2) $HBr$ и $NaOH$

3) $Ca(OH)_2$ и $H_2SO_4$

4) $Na_2O$ и $HCl$

Реакция нейтрализации — это реакция взаимодействия кислоты и основания (гидроксида) с образованием соли и воды. Проанализируем предложенные варианты взаимодействий, чтобы определить, какой из них не соответствует этому определению.

1) KOH и HNO₃
Это взаимодействие между гидроксидом калия ($KOH$), который является сильным основанием, и азотной кислотой ($HNO_3$), которая является сильной кислотой. Реакция протекает по следующему уравнению:
$KOH + HNO_3 \rightarrow KNO_3 + H_2O$
В результате реакции образуются соль (нитрат калия) и вода. Следовательно, это реакция нейтрализации.

2) HBr и NaOH
Это взаимодействие между бромоводородной кислотой ($HBr$), сильной кислотой, и гидроксидом натрия ($NaOH$), сильным основанием. Уравнение реакции:
$HBr + NaOH \rightarrow NaBr + H_2O$
Продуктами реакции являются соль (бромид натрия) и вода. Это также является реакцией нейтрализации.

3) Ca(OH)₂ и H₂SO₄
Это взаимодействие между гидроксидом кальция ($Ca(OH)_2$), основанием, и серной кислотой ($H_2SO_4$), сильной кислотой. Уравнение реакции:
$Ca(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4 \downarrow + 2H_2O$
В результате образуются соль (сульфат кальция) и вода. Это реакция нейтрализации.

4) Na₂O и HCl
Это взаимодействие между оксидом натрия ($Na_2O$), который является основным оксидом, и соляной кислотой ($HCl$), сильной кислотой. Уравнение реакции:
$Na_2O + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O$
Хотя продуктами реакции также являются соль (хлорид натрия) и вода, один из реагентов — это оксид, а не гидроксид (основание). В строгом определении реакция нейтрализации — это реакция между кислотой и основанием (гидроксидом). Поэтому данное взаимодействие не относится к реакциям нейтрализации.

Таким образом, взаимодействие, которое не является реакцией нейтрализации, — это взаимодействие между $Na_2O$ и $HCl$.

Ответ: 4

9. 200 г $8\%$-ного раствора гидроксида натрия упарили до 100 г. Массовая доля щёлочи в растворе стала равна

1) $12\%$

2) $14\%$

3) $16\%$

4) $18\%$

Дано:
Масса исходного раствора гидроксида натрия, $m_{р-ра1} = 200$ г
Массовая доля гидроксида натрия в исходном растворе, $\omega_1 = 8\%$
Масса конечного раствора, $m_{р-ра2} = 100$ г

$m_{р-ра1} = 200 \text{ г} = 0.2 \text{ кг}$
$\omega_1 = 8\% = 0.08$
$m_{р-ра2} = 100 \text{ г} = 0.1 \text{ кг}$

Найти:
Массовую долю щёлочи в конечном растворе, $\omega_2$ — ?

Решение:
При упаривании раствора испаряется только растворитель (в данном случае вода), а масса растворенного вещества (гидроксида натрия или щёлочи) остается неизменной.
1. Сначала найдём массу гидроксида натрия ($m_{NaOH}$) в исходном растворе. Массовая доля вещества ($\omega$) определяется по формуле:
$\omega = \frac{m_{вещества}}{m_{раствора}}$
Следовательно, массу вещества можно найти как:
$m_{вещества} = m_{раствора} \cdot \omega$
Переведём массовую долю из процентов в доли: $8\% = 0.08$.
$m_{NaOH} = m_{р-ра1} \cdot \omega_1 = 200 \text{ г} \cdot 0.08 = 16 \text{ г}$
2. После упаривания масса раствора уменьшилась до 100 г, при этом масса щёлочи осталась прежней — 16 г. Рассчитаем новую массовую долю щёлочи ($\omega_2$) в конечном растворе:
$\omega_2 = \frac{m_{NaOH}}{m_{р-ра2}} \cdot 100\%$
Подставим известные значения в формулу:
$\omega_2 = \frac{16 \text{ г}}{100 \text{ г}} \cdot 100\% = 16\%$
Таким образом, массовая доля щёлочи в растворе после упаривания стала равна 16%, что соответствует варианту ответа под номером 3.

Ответ: 16 %.