Страница 86 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

5. Химическая реакция возможна между веществами, формулы которых:

1) Fe и $MgSO_4$

2) Au и $H_2SO_4$

3) Al и $HCl$

4) Hg и $CuCl_2$

Решение

Для определения возможности протекания химической реакции необходимо проанализировать каждый из предложенных вариантов, используя ряд активности металлов. В соответствии с этим рядом, металлы, стоящие левее, способны вытеснять металлы, стоящие правее, из растворов их солей. Также металлы, стоящие в ряду активности левее водорода, способны вытеснять водород из растворов кислот (за исключением кислот-окислителей, таких как азотная и концентрированная серная).

1) Fe и MgSO₄

Железо ($Fe$) в ряду активности металлов стоит правее магния ($Mg$). Это означает, что железо является менее активным металлом, чем магний. Поэтому железо не может вытеснить магний из раствора его соли. Реакция $Fe + MgSO_4$ не протекает.

Ответ: реакция невозможна.

2) Au и H₂SO₄

Золото ($Au$) в ряду активности металлов стоит значительно правее водорода ($H$). Это означает, что золото является неактивным (благородным) металлом и не вытесняет водород из кислот в обычных условиях. Реакция $Au + H_2SO_4$ не протекает.

Ответ: реакция невозможна.

3) Al и HCl

Алюминий ($Al$) в ряду активности металлов стоит левее водорода ($H$). Это означает, что алюминий является достаточно активным металлом, чтобы вытеснять водород из соляной кислоты ($HCl$). В результате реакции образуется соль (хлорид алюминия) и выделяется газообразный водород. Уравнение реакции: $2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2 \uparrow$.

Ответ: реакция возможна.

4) Hg и CuCl₂

Ртуть ($Hg$) в ряду активности металлов стоит правее меди ($Cu$). Это означает, что ртуть является менее активным металлом, чем медь. Поэтому ртуть не может вытеснить медь из раствора ее соли. Реакция $Hg + CuCl_2$ не протекает.

Ответ: реакция невозможна.

6. Укажите формулу реактива, с помощью которого можно различить хлорид кальция $CaCl_2$ и нитрат кальция $Ca(NO_3)_2$.

1) $NaOH$

2) $BaSO_4$

3) $AgNO_3$

4) $HCl$

Решение

Для того чтобы различить два раствора солей, хлорид кальция ($CaCl_2$) и нитрат кальция ($Ca(NO_3)_2$), необходимо найти вещество (реактив), которое будет по-разному взаимодействовать с ними, давая видимый эффект (осадок, газ, изменение цвета) в одном случае и не давая его в другом.

Обе соли содержат одинаковый катион — ион кальция ($Ca^{2+}$). Поэтому реактив на катион кальция не поможет их различить. Различие заключается в анионах: хлорид-ион ($Cl^−$) и нитрат-ион ($NO_3^−$). Следовательно, нужен реактив на один из этих анионов.

Рассмотрим предложенные варианты:

1) NaOH (гидроксид натрия) — является щелочью. При добавлении к обоим растворам будет реагировать с ионом кальция, образуя в обоих случаях малорастворимый осадок гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$).
$CaCl_2 + 2NaOH \rightarrow Ca(OH)_2\downarrow + 2NaCl$
$Ca(NO_3)_2 + 2NaOH \rightarrow Ca(OH)_2\downarrow + 2NaNO_3$
Так как в обеих пробирках будет наблюдаться одинаковое явление (выпадение белого осадка), этот реактив не подходит для различения.

2) BaSO_4 (сульфат бария) — это нерастворимая в воде соль. В качестве реагента для проведения реакции в растворе она использоваться не может, так как сама является осадком и не будет диссоциировать на ионы.

3) AgNO_3 (нитрат серебра) — это качественный реактив на хлорид-ионы. При взаимодействии с хлоридом кальция он образует белый творожистый осадок хлорида серебра ($AgCl$), который нерастворим в воде и кислотах.
Уравнение реакции:
$CaCl_2 + 2AgNO_3 \rightarrow 2AgCl\downarrow + Ca(NO_3)_2$
При добавлении нитрата серебра к раствору нитрата кальция реакция ионного обмена не пойдет, так как все возможные продукты растворимы, и видимых изменений не произойдет.
$Ca(NO_3)_2 + AgNO_3 \rightarrow$ реакция не идет.
Таким образом, нитрат серебра позволяет однозначно различить эти два вещества.

4) HCl (соляная кислота) — содержит хлорид-ионы, как и хлорид кальция. При добавлении к раствору хлорида кальция реакция не пойдет. При добавлении к нитрату кальция также не будет видимых признаков реакции, так как все продукты ($CaCl_2$ и $HNO_3$) растворимы.

Таким образом, для различения растворов хлорида кальция и нитрата кальция следует использовать нитрат серебра. В пробирке с хлоридом кальция выпадет белый творожистый осадок, а в пробирке с нитратом кальция видимых изменений не произойдет.

Ответ: 3) AgNO_3

7. Хлорид железа(III) нельзя получить взаимодействием веществ, формулы которых:

1) $Fe_2(SO_4)_3$ и $BaCl_2$

2) $FeO$ и $HCl$

3) $HCl$ и $Fe_2O_3$

4) $Fe(OH)_3$ и $HCl$

Для ответа на вопрос необходимо проанализировать продукты химических реакций, предложенных в каждом из вариантов. Искомое вещество — хлорид железа(III), $FeCl_3$, где железо имеет степень окисления +3.

1) $Fe_2(SO_4)_3$ и $BaCl_2$

Взаимодействие между сульфатом железа(III) и хлоридом бария представляет собой реакцию ионного обмена в растворе. Эта реакция протекает, поскольку один из продуктов, сульфат бария ($BaSO_4$), является нерастворимым веществом и выпадает в осадок. Степень окисления железа (+3) в ходе реакции не изменяется.
Уравнение реакции: $Fe_2(SO_4)_3 + 3BaCl_2 \rightarrow 2FeCl_3 + 3BaSO_4 \downarrow$
В результате реакции образуется хлорид железа(III).
Ответ: этим способом можно получить хлорид железа(III).

2) $FeO$ и $HCl$

Взаимодействие оксида железа(II) с соляной кислотой. В оксиде $FeO$ железо имеет степень окисления +2. Соляная кислота, вступая в реакцию обмена с основным оксидом, не проявляет окислительных свойств, достаточных для повышения степени окисления железа. Поэтому продуктом будет соль железа(II).
Уравнение реакции: $FeO + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2O$
В результате реакции образуется хлорид железа(II) ($FeCl_2$), а не хлорид железа(III).
Ответ: этим способом нельзя получить хлорид железа(III).

3) $HCl$ и $Fe_2O_3$

Взаимодействие оксида железа(III) с соляной кислотой. В оксиде $Fe_2O_3$ железо уже находится в своей высшей устойчивой степени окисления +3. В ходе реакции кислотно-основного взаимодействия степень окисления не изменяется.
Уравнение реакции: $Fe_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2FeCl_3 + 3H_2O$
В результате реакции образуется хлорид железа(III).
Ответ: этим способом можно получить хлорид железа(III).

4) $Fe(OH)_3$ и $HCl$

Взаимодействие гидроксида железа(III) с соляной кислотой — это классическая реакция нейтрализации. Степень окисления железа (+3) в основании сохраняется и в образующейся соли.
Уравнение реакции: $Fe(OH)_3 + 3HCl \rightarrow FeCl_3 + 3H_2O$
В результате реакции образуется хлорид железа(III).
Ответ: этим способом можно получить хлорид железа(III).

Таким образом, единственная реакция, которая не приводит к образованию хлорида железа(III), — это взаимодействие оксида железа(II) с соляной кислотой.

Ответ: 2

8. Простое вещество сожгли в кислороде, продукт реакции растворили в воде, добавили фенолфталеин, раствор окрасился в малиновый цвет.

Выберите схему превращений, которая соответствует описанному эксперименту.

1) неметалл $\rightarrow$ кислотный оксид $\rightarrow$ кислота

2) металл $\rightarrow$ основной оксид $\rightarrow$ щёлочь

3) основной оксид $\rightarrow$ соль $\rightarrow$ основание

4) кислотный оксид $\rightarrow$ кислота $\rightarrow$ соль

Решение

Для того чтобы определить верную схему превращений, необходимо проанализировать каждый шаг описанного эксперимента.

1. «Простое вещество сожгли в кислороде...». Простое вещество — это вещество, состоящее из атомов одного химического элемента. При сжигании в кислороде образуется оксид этого элемента. В зависимости от того, является ли элемент металлом или неметаллом, оксид будет обладать основными или кислотными свойствами.

2. «...продукт реакции растворили в воде, добавили фенолфталеин, раствор окрасился в малиновый цвет.». Продукт реакции — это оксид. Фенолфталеин является кислотно-основным индикатором, который приобретает малиновую окраску только в щелочной среде ($pH > 8,2$). Это означает, что при растворении полученного оксида в воде образовалось растворимое основание — щёлочь.

Щёлочи образуются при реакции с водой оксидов активных металлов (щелочных металлов IА группы и щёлочноземельных металлов IIА группы, начиная с кальция). Такие оксиды являются основными. Следовательно, исходным простым веществом был активный металл.

Таким образом, последовательность превращений выглядит следующим образом: активный металл при сгорании образует основный оксид, который при взаимодействии с водой образует щёлочь.

Рассмотрим предложенные схемы:

1) неметалл → кислотный оксид → кислота

При растворении кислотного оксида в воде образуется кислота. В кислой среде фенолфталеин остался бы бесцветным. Следовательно, эта схема неверна.

2) металл → основный оксид → щёлочь

Эта схема полностью соответствует нашим выводам. Сжигание активного металла (например, кальция) приводит к образованию основного оксида ($ \text{CaO} $). Его растворение в воде дает щёлочь ($ \text{Ca(OH)}_2 $), которая и окрашивает фенолфталеин в малиновый цвет.
Пример уравнений реакций:
$ 2\text{Ca} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{CaO} $
$ \text{CaO} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2 $
Эта схема верна.

3) основный оксид → соль → основание

Эта схема неверна, так как по условию задачи эксперимент начинается со сжигания простого вещества, а не с оксида.

4) кислотный оксид → кислота → соль

Эта схема также неверна, поскольку начинается не с простого вещества и не приводит к образованию щелочной среды.

Ответ: 2

9. В генетическом ряду $P \to P_2O_5 \to X \to K_3PO_4$ веществом $X$ яв- ляется

1) $KOH$

2) $PH_3$

3) $H_3PO_4$

4) $KCl$

Решение

Данная задача представляет собой генетический ряд (цепочку химических превращений), в котором из одного вещества последовательно получают другие. Нам нужно определить, какое вещество скрывается под символом X.

Цепочка превращений: $P \rightarrow P_2O_5 \rightarrow X \rightarrow K_3PO_4$

1. Первое превращение: $P \rightarrow P_2O_5$

Простое вещество фосфор ($P$), являющееся неметаллом, при сжигании в избытке кислорода ($O_2$) образует свой высший оксид — оксид фосфора(V) ($P_2O_5$).

Уравнение реакции: $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

2. Второе превращение: $P_2O_5 \rightarrow X$

Оксид фосфора(V) ($P_2O_5$) является кислотным оксидом. Характерным свойством кислотных оксидов является их взаимодействие с водой с образованием соответствующей кислоты. Для оксида фосфора(V) такой кислотой является ортофосфорная кислота ($H_3PO_4$).

Уравнение реакции: $P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$

Таким образом, можно предположить, что вещество X — это ортофосфорная кислота ($H_3PO_4$).

3. Третье превращение: $X \rightarrow K_3PO_4$

На последнем этапе из вещества X получают соль — фосфат калия ($K_3PO_4$). Фосфат калия является средней солью, образованной катионом калия ($K^+$) и анионом ортофосфорной кислоты ($PO_4^{3-}$). Такие соли обычно получают реакцией нейтрализации между кислотой и основанием. Если наше предположение, что X — это $H_3PO_4$, верно, то для получения $K_3PO_4$ нужно провести реакцию с основанием, содержащим калий, например, с гидроксидом калия ($KOH$).

Уравнение реакции: $H_3PO_4 + 3KOH \rightarrow K_3PO_4 + 3H_2O$

Это превращение возможно и подтверждает наше предположение. Вся цепочка логична, если X — это $H_3PO_4$.

Сравнив наш вывод с предложенными вариантами, мы видим, что вариант 3) $H_3PO_4$ полностью подходит. Остальные варианты не подходят, так как:
1) $KOH$ (основание) не может быть получено из кислотного оксида $P_2O_5$.
2) $PH_3$ (фосфин) имеет степень окисления фосфора -3, в то время как в $P_2O_5$ она +5. Этот переход потребовал бы сильного восстановления, что нетипично для простого генетического ряда.
4) $KCl$ (хлорид калия) содержит хлор, которого нет в исходных веществах.

Ответ: 3) $H_3PO_4$

10. В генетическом ряду $Ba \rightarrow X \rightarrow Ba(OH)_2 \rightarrow BaCl_2$ веществом X является

1) $B_2O_3$

2) $H_2O$

3) $BaO$

4) $KCl$

Решение

В задании представлен генетический ряд: $Ba \rightarrow X \rightarrow Ba(OH)_2 \rightarrow BaCl_2$. Нам необходимо определить, какое вещество скрывается под символом X.

Генетический ряд показывает последовательные превращения веществ, связанных общим элементом, в данном случае — барием. Рассмотрим общую схему генетического ряда для активного щелочноземельного металла, такого как барий: Металл → Основный оксид → Основание (щелочь) → Соль

Сравним эту общую схему с предложенной в задаче:

• $Ba$ — это металл.
• $Ba(OH)_2$ — это основание (щелочь).
• $BaCl_2$ — это соль.

Следуя этой логике, вещество X, находящееся в цепочке между металлом ($Ba$) и основанием ($Ba(OH)_2$), должно быть основным оксидом этого металла, то есть оксидом бария ($BaO$).

Проверим эту гипотезу, составив уравнения реакций для каждого перехода с участием $BaO$ в качестве вещества X:

1. Превращение металла в оксид ($Ba \rightarrow X$): Барий реагирует с кислородом, образуя оксид бария.
$2Ba + O_2 \rightarrow 2BaO$

2. Превращение оксида в основание ($X \rightarrow Ba(OH)_2$): Оксид бария, как оксид активного металла, реагирует с водой, образуя гидроксид бария.
$BaO + H_2O \rightarrow Ba(OH)_2$

Третий переход ($Ba(OH)_2 \rightarrow BaCl_2$) также легко осуществим, например, реакцией с соляной кислотой: $Ba(OH)_2 + 2HCl \rightarrow BaCl_2 + 2H_2O$.

Все переходы химически корректны и логичны. Следовательно, вещество X — это $BaO$. Другие предложенные варианты не подходят:

• 1) $B_2O_3$ — оксид бора, не содержит бария.
• 2) $H_2O$ — вода; барий не превращается в воду, а реагирует с ней.
• 4) $KCl$ — хлорид калия, соль другого металла.

Ответ: 3) BaO

11. В схеме превращений $Li \rightarrow LiOH \rightarrow Li_2SO_4$ веществами Х и Y являются:

1) $KOH$

2) $H_2O$

3) $Na_2SO_4$

4) $H_2SO_4$

5) $SO_2$

Рассмотрим предложенную схему химических превращений $Li \rightarrow LiOH \rightarrow Li_2SO_4$ и определим вещества X и Y, которые необходимы для осуществления этих реакций, выбрав их из предложенного списка.

На первом этапе происходит превращение металлического лития ($Li$) в гидроксид лития ($LiOH$). Литий является щелочным металлом и, как все щелочные металлы, активно реагирует с водой ($H_2O$) с образованием соответствующей щелочи (гидроксида) и выделением водорода. Следовательно, вещество, необходимое для первой реакции (условно назовем его X), — это вода.

Уравнение химической реакции:

$2Li + 2H_2O \rightarrow 2LiOH + H_2 \uparrow$

В предложенном списке вариантов вода ($H_2O$) находится под номером 2.

На втором этапе гидроксид лития ($LiOH$), являющийся основанием, превращается в соль сульфат лития ($Li_2SO_4$). Для получения соли из основания необходимо провести реакцию нейтрализации, то есть добавить соответствующую кислоту. Соли сульфаты получают взаимодействием с серной кислотой ($H_2SO_4$). Следовательно, вещество, необходимое для второй реакции (условно Y), — это серная кислота.

Уравнение химической реакции:

$2LiOH + H_2SO_4 \rightarrow Li_2SO_4 + 2H_2O$

В предложенном списке вариантов серная кислота ($H_2SO_4$) находится под номером 4.

Таким образом, для осуществления данной цепи превращений в качестве вещества X используется вода ($H_2O$), а в качестве вещества Y — серная кислота ($H_2SO_4$).

Ответ: веществами X и Y являются H₂O (вариант 2) и H₂SO₄ (вариант 4) соответственно.

12. Установите соответствие между реагентами и признаком реакции между ними.

РЕАГЕНТЫ

А) $Cu(NO_3)_2$ и $NaOH$

Б) $K_2CO_3$ и $HCl$

В) $Na_3PO_4$ и $AgNO_3$

ПРИЗНАК РЕАКЦИИ

1) образование жёлтого осадка

2) появление запаха

3) выделение газа

4) образование голубого осадка

5) образование белого осадка

А) Cu(NO₃)₂ и NaOH

При взаимодействии раствора нитрата меди(II) $Cu(NO_3)_2$ с раствором гидроксида натрия $NaOH$ происходит реакция ионного обмена с образованием нерастворимого основания. Уравнение реакции:

$Cu(NO_3)_2 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + 2NaNO_3$

Продуктом реакции является гидроксид меди(II) $Cu(OH)_2$ — осадок характерного голубого цвета. Таким образом, признаком этой реакции является образование голубого осадка, что соответствует варианту 4.

Ответ: 4

Б) K₂CO₃ и HCl

При взаимодействии карбоната калия $K_2CO_3$ (соль слабой угольной кислоты) с сильной соляной кислотой $HCl$ происходит реакция обмена. Уравнение реакции:

$K_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2KCl + H_2CO_3$

Образующаяся в ходе реакции угольная кислота $H_2CO_3$ крайне неустойчива и самопроизвольно разлагается на воду и углекислый газ $CO_2$, который выделяется в виде пузырьков.

$H_2CO_3 \rightarrow H_2O + CO_2\uparrow$

Следовательно, признаком данной реакции является выделение газа, что соответствует варианту 3.

Ответ: 3

В) Na₃PO₄ и AgNO₃

При взаимодействии растворов фосфата натрия $Na_3PO_4$ и нитрата серебра $AgNO_3$ происходит реакция ионного обмена. Уравнение реакции:

$Na_3PO_4 + 3AgNO_3 \rightarrow Ag_3PO_4\downarrow + 3NaNO_3$

В результате реакции образуется нерастворимый в воде фосфат серебра $Ag_3PO_4$, который выпадает в виде осадка ярко-жёлтого цвета. Таким образом, признаком этой реакции является образование жёлтого осадка, что соответствует варианту 1.

Ответ: 1