Страница 92 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

6. Укажите формулу реактива, с помощью которого можно различить хлорид бария $BaCl_2$ и хлорида натрия $NaCl$.

1) $K_2SO_4$

2) $H_2O$

3) $HCl$

4) $AgNO_3$

Дано:

Два вещества для распознавания: хлорид бария ($BaCl_2$) и хлорид натрия ($NaCl$).

Список возможных реактивов: 1) $K_2SO_4$, 2) $H_2O$, 3) $HCl$, 4) $AgNO_3$.

Найти:

Формулу реактива из предложенного списка, с помощью которого можно различить растворы хлорида бария и хлорида натрия.

Решение:

Чтобы различить два вещества, необходимо подобрать такой реактив, который будет вступать в реакцию только с одним из них с видимым признаком (образование осадка, выделение газа, изменение цвета) или давать разные видимые признаки реакции с обоими веществами.

Обе соли, хлорид бария и хлорид натрия, являются растворимыми в воде и в растворе диссоциируют на ионы:

$BaCl_2 \leftrightarrow Ba^{2+} + 2Cl^-$

$NaCl \leftrightarrow Na^+ + Cl^-$

Так как анион у них одинаковый ($Cl^-$), задача сводится к различению катионов: иона бария ($Ba^{2+}$) и иона натрия ($Na^+$).

Проанализируем каждый из предложенных реактивов:

1) K₂SO₄

При добавлении сульфата калия к раствору хлорида бария происходит реакция ионного обмена с образованием белого нерастворимого осадка сульфата бария ($BaSO_4$). Это является качественной реакцией на ион бария $Ba^{2+}$.

Молекулярное уравнение: $BaCl_2 + K_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2KCl$

Краткое ионное уравнение: $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4 \downarrow$

При добавлении сульфата калия к раствору хлорида натрия реакция ионного обмена не приводит к образованию осадка, так как все возможные продукты ($Na_2SO_4$ и $KCl$) хорошо растворимы в воде. Видимых изменений не происходит.

$2NaCl + K_2SO_4 \rightarrow$ реакция не идет.

Таким образом, сульфат калия позволяет однозначно различить эти два раствора. Этот вариант подходит.

2) H₂O

Обе соли хорошо растворяются в воде, образуя бесцветные прозрачные растворы. Поэтому вода не может служить реактивом для их различения.

3) HCl

Соляная кислота содержит те же хлорид-ионы, что и исходные соли. Реакции ионного обмена не произойдут ни с $BaCl_2$, ни с $NaCl$, так как не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита. Видимых изменений наблюдаться не будет.

4) AgNO₃

Нитрат серебра является качественным реактивом на хлорид-ион ($Cl^-$). Так как обе соли содержат хлорид-ионы, в обоих случаях будет наблюдаться одна и та же реакция – выпадение белого творожистого осадка хлорида серебра ($AgCl$).

$BaCl_2 + 2AgNO_3 \rightarrow 2AgCl \downarrow + Ba(NO_3)_2$

$NaCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl \downarrow + NaNO_3$

Поскольку в обеих пробирках будет наблюдаться одинаковый результат, различить с помощью нитрата серебра эти два вещества невозможно.

Вывод: единственным подходящим реактивом из списка, который дает разный видимый результат при взаимодействии с хлоридом бария и хлоридом натрия, является сульфат калия ($K_2SO_4$).

Ответ: 1) K₂SO₄

7. Карбонат кальция можно получить взаимодействием веществ, формулы которых:

1) $CaO$ и $CO_2$

2) $Ca(OH)_2$ и $CO_2$

3) $K_2CO_3$ и $CaCl_2$

4) все ответы верны

Решение

Для того чтобы определить, какие из предложенных веществ могут взаимодействовать для получения карбоната кальция ($CaCO_3$), необходимо рассмотреть каждую реакцию отдельно.

1) CaO и CO₂

В этой паре веществ представлен основный оксид (оксид кальция, $CaO$) и кислотный оксид (диоксид углерода, $CO_2$). При их взаимодействии происходит реакция соединения, в результате которой образуется соль — карбонат кальция. Уравнение реакции: $CaO + CO_2 \rightarrow CaCO_3$ Следовательно, этот способ получения карбоната кальция является верным.

2) Ca(OH)₂ и CO₂

В этой паре веществ представлено основание (гидроксид кальция, $Ca(OH)_2$) и кислотный оксид ($CO_2$). Их взаимодействие приводит к образованию соли и воды. Карбонат кальция является нерастворимой солью и выпадает в виде белого осадка. Уравнение реакции: $Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$ Следовательно, этот способ также является верным.

3) K₂CO₃ и CaCl₂

Здесь предложена реакция ионного обмена между двумя солями: карбонатом калия ($K_2CO_3$) и хлоридом кальция ($CaCl_2$). Обе исходные соли растворимы в воде. Реакция обмена протекает, если в результате образуется осадок, газ или вода. В данном случае образуется нерастворимый в воде карбонат кальция. Уравнение реакции: $K_2CO_3 + CaCl_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2KCl$ Следовательно, и этот способ является верным.

Так как все три реакции, описанные в пунктах 1, 2 и 3, приводят к образованию карбоната кальция, то все три варианта ответа являются правильными. Это означает, что верный вариант ответа — "все ответы верны".

Ответ: 4) все ответы верны.

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

Выберите схему превращений, которая соответствует описанному эксперименту.

1) металл $\to$ основной оксид $\to$ щёлочь

2) кислотный оксид $\to$ соль $\to$ кислота

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

4) неметалл $\to$ кислотный оксид $\to$ кислота

Решение

Проанализируем описанный в задаче эксперимент по шагам:

1. «Простое вещество сожгли в кислороде». При сгорании простого вещества в кислороде образуется его оксид. Простое вещество может быть металлом или неметаллом.

2. «продукт реакции растворили в воде». Оксид, полученный на первом шаге, реагирует с водой. Если оксид основный (как правило, оксиды металлов I и IIА групп), то образуется щёлочь. Если оксид кислотный (как правило, оксиды неметаллов), то образуется кислота.

3. «добавили метилоранж, раствор окрасился в красный цвет». Индикатор метиловый оранжевый (метилоранж) приобретает красный цвет в кислой среде (pH < 3,1). Это означает, что в результате растворения продукта сгорания в воде образовалась кислота.

Из этого следует, что оксид, образовавшийся при сгорании, был кислотным, а исходное простое вещество — неметаллом. Таким образом, общая схема превращений, соответствующая эксперименту, выглядит так: неметалл → кислотный оксид → кислота.

Теперь рассмотрим предложенные в задании варианты схем.

1) металл → основный оксид → щёлочь

Эта схема не подходит. Конечный продукт — щёлочь. В щелочной среде метилоранж окрасился бы в жёлтый цвет, а не в красный.

2) кислотный оксид → соль → кислота

Эта схема не подходит, так как по условию в начале эксперимента сжигали простое вещество, а не кислотный оксид.

3) основный оксид → соль → основание

Эта схема не подходит по двум причинам: исходное вещество не является простым, а конечный продукт (основание) дал бы с метилоранжем жёлтую окраску.

4) неметалл → кислотный оксид → кислота

Эта схема полностью соответствует логике эксперимента. Например, сжигание серы (неметалл) приводит к образованию оксида серы(IV) (кислотный оксид), который при растворении в воде образует сернистую кислоту.
Уравнения реакций:
$S + O_2 \rightarrow SO_2$
$SO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2SO_3$
Сернистая кислота создаёт кислую среду, в которой метилоранж становится красным.

Ответ: 4.

9. В генетическом ряду $Cu \rightarrow CuO \rightarrow X \rightarrow Cu(OH)_2$ веществом X является

1) $Cu_2O$

2) $Cu(NO_3)_2$

3) $H_2O$

4) $NaOH$

Решение

Рассмотрим предложенную цепочку химических превращений (генетический ряд): $Cu \rightarrow CuO \rightarrow X \rightarrow Cu(OH)_2$. Нам необходимо определить, какое вещество обозначено как $X$.

Проанализируем каждый этап превращения:

1. Первый этап: $Cu \rightarrow CuO$
Это реакция окисления меди до оксида меди(II). Она происходит, например, при нагревании меди на воздухе:
$2Cu + O_2 \xrightarrow{t} 2CuO$

2. Третий этап: $X \rightarrow Cu(OH)_2$
На этом этапе из вещества $X$ получают гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$). Гидроксид меди(II) является нерастворимым основанием. Его получают реакцией обмена между растворимой солью меди(II) и щёлочью (например, $NaOH$). Следовательно, вещество $X$ должно быть растворимой солью меди(II).

3. Второй этап: $CuO \rightarrow X$
Зная, что $X$ — это растворимая соль меди(II), рассмотрим этот переход. Оксид меди(II) ($CuO$) является основным оксидом и реагирует с кислотами, образуя соль и воду. Это полностью соответствует нашему выводу.

Теперь проверим предложенные варианты ответа, исходя из того, что $X$ — это растворимая соль меди(II):

• 1) $Cu_2O$ — оксид меди(I). Не подходит, так как это оксид, а не соль.
• 2) $Cu(NO_3)_2$ — нитрат меди(II). Это растворимая в воде соль меди(II). Она может быть получена из $CuO$ при реакции с азотной кислотой ($CuO + 2HNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + H_2O$). Из полученного нитрата меди(II) можно осадить гидроксид меди(II) с помощью щёлочи ($Cu(NO_3)_2 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + 2NaNO_3$). Этот вариант полностью соответствует всей цепочке превращений.
• 3) $H_2O$ — вода. Не является соединением меди.
• 4) $NaOH$ — гидроксид натрия. Не является соединением меди.

Таким образом, веществом $X$ в данной генетической цепи является нитрат меди(II).

Ответ: 2) $Cu(NO_3)_2$.

10. В генетическом ряду $P \to X \to H_3PO_4 \to Na_3PO_4$ веществом $X$ является

1) $P_2O_3$

2) $PH_3$

3) $Na_3P$

4) $P_2O_5$

Для определения неизвестного вещества X в генетическом ряду $P \rightarrow X \rightarrow H_3PO_4 \rightarrow Na_3PO_4$, необходимо проанализировать каждое звено этой цепочки химических превращений.

Ключевым является переход от вещества X к ортофосфорной кислоте ($H_3PO_4$). В молекуле ортофосфорной кислоты фосфор имеет высшую степень окисления +5. Кислоты, как правило, получают путём реакции соответствующего кислотного оксида с водой. Оксид, в котором фосфор также имеет степень окисления +5, — это оксид фосфора(V), или фосфорный ангидрид, с формулой $P_2O_5$.

Таким образом, можно предположить, что вещество X — это $P_2O_5$. Проверим всю цепочку, подставив это вещество.

Первое превращение: $P \rightarrow P_2O_5$. Элементарный фосфор сгорает в избытке кислорода, образуя оксид фосфора(V). Это стандартный способ получения данного оксида.

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

Второе превращение: $P_2O_5 \rightarrow H_3PO_4$. Оксид фосфора(V) является кислотным оксидом и при взаимодействии с водой образует соответствующую кислоту — ортофосфорную.

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

Третье превращение: $H_3PO_4 \rightarrow Na_3PO_4$. Ортофосфорная кислота — трёхосновная, она реагирует со щелочами, например с гидроксидом натрия, с образованием средней соли — ортофосфата натрия.

Уравнение реакции: $H_3PO_4 + 3NaOH \rightarrow Na_3PO_4 + 3H_2O$

Все звенья цепочки логичны и химически верны при условии, что X — это $P_2O_5$.

Другие варианты не подходят:

• $P_2O_3$ (оксид фосфора(III)) при реакции с водой даёт фосфористую кислоту $H_3PO_3$.

• $PH_3$ (фосфин) и $Na_3P$ (фосфид натрия) представляют другие классы соединений, и их превращение в $H_3PO_4$ требует более сложных реакций окисления, что нехарактерно для простого генетического ряда.

Следовательно, веществом X является оксид фосфора(V).

Ответ: 4) $P_2O_5$

11. В схеме превращений $SiO_2 \xrightarrow{X} Na_2SiO_3 \xrightarrow{Y} H_2SiO_3$ веществами X и Y являются:

1) $HCl$

2) $Na_2O$

3) $NaCl$

4) $H_2$

5) $H_2O$

Решение

Для определения веществ X и Y необходимо последовательно рассмотреть каждую стадию предложенной схемы превращений.

Превращение $SiO_2 \xrightarrow{X} Na_2SiO_3$

На первой стадии из оксида кремния(IV) ($SiO_2$), который является кислотным оксидом, получают соль — силикат натрия ($Na_2SiO_3$). Для этого кислотный оксид должен прореагировать с основным оксидом или основанием. Проанализируем предложенные варианты:

• 1) $HCl$ — кислота, не реагирует с кислотным оксидом $SiO_2$.
• 2) $Na_2O$ — основной оксид. При сплавлении с $SiO_2$ образует соль $Na_2SiO_3$. Эта реакция соответствует схеме. Уравнение реакции: $SiO_2 + Na_2O \xrightarrow{t} Na_2SiO_3$.
• 3) $NaCl$ — соль, не вступает в реакцию с $SiO_2$ в обычных условиях.
• 4) $H_2$ — водород, является восстановителем и не подходит для данной реакции.
• 5) $H_2O$ — вода. Оксид кремния(IV) с водой не реагирует.

Таким образом, веществом X является оксид натрия ($Na_2O$).

Превращение $Na_2SiO_3 \xrightarrow{Y} H_2SiO_3$

На второй стадии из силиката натрия ($Na_2SiO_3$) получают кремниевую кислоту ($H_2SiO_3$). Силикат натрия — это соль слабой кислоты. Чтобы вытеснить слабую кислоту из её соли, нужно подействовать более сильной кислотой. Рассмотрим варианты для вещества Y:

• 1) $HCl$ — соляная кислота, является сильной кислотой, она сильнее кремниевой, поэтому вытесняет её из раствора соли в виде нерастворимого осадка. Уравнение реакции: $Na_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow H_2SiO_3 \downarrow + 2NaCl$.
• 2) $Na_2O$ — основной оксид, не является кислотой.
• 3) $NaCl$ — соль, реакция обмена не произойдет.
• 4) $H_2$ — водород, не является кислотой.
• 5) $H_2O$ — вода. Взаимодействие возможно (гидролиз), но для смещения равновесия в сторону образования кислоты通常 используют более сильную кислоту, чем вода. Например, даже угольная кислота ($H_2CO_3$), образующаяся при растворении $CO_2$ в воде, способна вытеснить кремниевую кислоту: $Na_2SiO_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow Na_2CO_3 + H_2SiO_3 \downarrow$.

Из предложенных вариантов соляная кислота ($HCl$) является наиболее подходящим реагентом. Таким образом, веществом Y является $HCl$.

Ответ: В схеме превращений веществом X является 2) $Na_2O$, а веществом Y — 1) $HCl$.

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

РЕАГЕНТЫ

А) $\text{HNO}_3$ и $\text{NaOH}$

Б) $\text{Zn}$ и $\text{H}_2\text{SO}_4$

В) $\text{H}_3\text{PO}_4$ и $\text{AgNO}_3$

ПРИЗНАК РЕАКЦИИ

1) образование жёлтого осадка

2) нет видимых изменений

3) выделение газа

4) появление запаха

5) образование белого осадка

А) $HNO_3$ и $NaOH$
Взаимодействие азотной кислоты ($HNO_3$) и гидроксида натрия ($NaOH$) является реакцией нейтрализации. Это реакция между сильной кислотой и сильным основанием, в результате которой образуются вода и растворимая соль (нитрат натрия).
Уравнение реакции: $HNO_3 + NaOH \rightarrow NaNO_3 + H_2O$.
Все вещества, участвующие в реакции и образующиеся в ней, бесцветны и хорошо растворимы в воде. Поэтому никаких видимых изменений, таких как выпадение осадка, выделение газа или изменение цвета, не происходит. Происходит выделение теплоты, но это не указано в вариантах.
Ответ: 2) нет видимых изменений.

Б) $Zn$ и $H_2SO_4$
Взаимодействие цинка ($Zn$) с серной кислотой ($H_2SO_4$) является реакцией замещения. Цинк — металл, стоящий в ряду активности металлов до водорода, поэтому он способен вытеснять водород из кислот.
Уравнение реакции: $Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2 \uparrow$.
В ходе реакции образуется растворимая соль сульфат цинка и выделяется газообразный водород ($H_2$). Выделение газа наблюдается в виде пузырьков.
Ответ: 3) выделение газа.

В) $H_3PO_4$ и $AgNO_3$
Взаимодействие ортофосфорной кислоты ($H_3PO_4$) и нитрата серебра ($AgNO_3$) — это реакция ионного обмена. Качественной реакцией на фосфат-ион является взаимодействие с ионом серебра.
Уравнение реакции: $H_3PO_4 + 3AgNO_3 \rightarrow Ag_3PO_4 \downarrow + 3HNO_3$.
В результате образуется нерастворимый в воде фосфат серебра(I) ($Ag_3PO_4$), который выпадает в виде осадка ярко-жёлтого цвета.
Ответ: 1) образование жёлтого осадка.