Страница 96 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

2. С увеличением относительной атомной массы плотность щелочноземельных металлов

1) возрастает

2) снижается

3) сначала возрастает, затем снижается

4) не изменяется

Решение

Вопрос касается изменения плотности щелочноземельных металлов при увеличении их относительной атомной массы. Щелочноземельные металлы — это элементы 2-й группы Периодической системы: бериллий (Be), магний (Mg), кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba) и радий (Ra). При движении вниз по группе их порядковый номер и, соответственно, относительная атомная масса закономерно увеличиваются.

Плотность ($ \rho $) физического тела определяется как отношение его массы ($ m $) к объему ($ V $), то есть $ \rho = \frac{m}{V} $. Для химических элементов в твердом состоянии плотность зависит от их атомной массы и атомного объема. При переходе от одного элемента к другому вниз по группе, атомная масса увеличивается за счет добавления протонов и нейтронов в ядро, а атомный объем увеличивается из-за добавления нового электронного слоя. Характер изменения плотности определяется тем, какой из этих двух факторов — масса или объем — растет быстрее.

Рассмотрим фактические значения плотности для щелочноземельных металлов:

Бериллий (Be): атомная масса ~9.01 а.е.м., плотность ~1.85 г/см³
Магний (Mg): атомная масса ~24.3 а.е.м., плотность ~1.74 г/см³
Кальций (Ca): атомная масса ~40.1 а.е.м., плотность ~1.55 г/см³
Стронций (Sr): атомная масса ~87.6 а.е.м., плотность ~2.64 г/см³
Барий (Ba): атомная масса ~137.3 а.е.м., плотность ~3.51 г/см³
Радий (Ra): атомная масса ~226 а.е.м., плотность ~5.5 г/см³

Из приведенных данных видно, что изменение плотности не является монотонным. От бериллия к кальцию плотность снижается. Начиная со стронция и далее вниз по группе, плотность возрастает. Точная последовательность изменения: снижение, а затем рост.

Ни один из предложенных вариантов ответа точно не описывает эту сложную зависимость. Вариант "сначала возрастает, затем снижается" является противоположным реальному тренду. Однако, если рассматривать общую тенденцию для всей группы, от первого элемента (бериллий, $ \rho \approx 1.85 $ г/см³) до последнего (радий, $ \rho \approx 5.5 $ г/см³), наблюдается явное увеличение плотности. Кроме того, для большинства элементов группы (Ca, Sr, Ba, Ra) тренд на возрастание плотности является устойчивым. В курсах химии часто принимают во внимание именно общую, генеральную тенденцию, рассматривая отклонения как исключения. Исходя из этого, наиболее подходящим ответом, описывающим общую тенденцию, является "возрастает".

Ответ: 1) возрастает

3. Неверным является следующее утверждение о щелочных металлах:

1) имеют серебристо-белый цвет

2) легко взаимодействуют с кислородом

3) плохо проводят теплоту

4) мягкие, режутся ножом

Чтобы определить неверное утверждение о щелочных металлах, необходимо проанализировать каждое из предложенных свойств.

Щелочные металлы (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) — это элементы 1-й группы главной подгруппы Периодической системы. Они обладают характерными металлическими свойствами.

1) имеют серебристо-белый цвет. Данное утверждение верно. На свежем срезе все щелочные металлы, кроме цезия (у него золотистый оттенок), действительно имеют серебристо-белый цвет и металлический блеск. Однако на воздухе они быстро окисляются и тускнеют.

2) легко взаимодействуют с кислородом. Данное утверждение верно. Щелочные металлы — очень активные химические элементы из-за наличия всего одного электрона на внешнем энергетическом уровне, который они легко отдают. Они бурно реагируют с кислородом воздуха, поэтому их хранят под слоем керосина или в инертной атмосфере.

3) плохо проводят теплоту. Данное утверждение неверно. Одной из ключевых характеристик металлов является их высокая тепло- и электропроводность. Это свойство обусловлено наличием в их кристаллической решетке свободных электронов («электронного газа»), которые переносят тепловую энергию. Щелочные металлы, как и все остальные металлы, являются хорошими проводниками тепла.

4) мягкие, режутся ножом. Данное утверждение верно. Щелочные металлы обладают низкой твердостью по шкале Мооса и очень пластичны. Их можно легко разрезать ножом, как сливочное масло или воск.

Таким образом, единственным неверным утверждением является утверждение о плохой теплопроводности щелочных металлов.

Ответ: 3.

4. Цвет простых веществ — галогенов с возрастанием относительной атомной массы становится

1) более интенсивным

2) не изменяется

3) менее интенсивным

4) закономерность отсутствует

Решение

Вопрос касается изменения цвета простых веществ — галогенов — с увеличением их относительной атомной массы. Галогены — это элементы 17-й группы Периодической системы химических элементов. Рассмотрим их по порядку возрастания относительной атомной массы, то есть при движении по группе сверху вниз.

Простые вещества галогенов состоят из двухатомных молекул ($X_2$). Проанализируем их цвет и агрегатное состояние при стандартных условиях:

Фтор ($F_2$): Относительная атомная масса $A_r(F) \approx 19$. Это очень бледный желто-зеленый газ. Его окраска крайне слабая.
Хлор ($Cl_2$): Относительная атомная масса $A_r(Cl) \approx 35,5$. Это желто-зеленый газ, цвет которого заметно интенсивнее, чем у фтора.
Бром ($Br_2$): Относительная атомная масса $A_r(Br) \approx 80$. Это тяжелая красно-бурая жидкость. Пары брома также имеют насыщенный красно-бурый цвет. Окраска значительно интенсивнее, чем у хлора.
Иод ($I_2$): Относительная атомная масса $A_r(I) \approx 127$. В твердом состоянии это темно-серые, почти черные кристаллы с металлическим блеском. Его пары имеют насыщенный фиолетовый цвет. Цвет иода, как в твердом, так и в газообразном состоянии, очень интенсивный.
Астат ($At_2$): Относительная атомная масса $A_r(At) \approx 210$. Это крайне радиоактивный элемент, поэтому его макроскопические свойства изучены плохо. Однако теоретически предсказывается, что это будет черное твердое вещество, еще более темное и с более выраженными металлическими свойствами, чем иод.

Таким образом, наблюдается четкая закономерность: по мере движения вниз по группе галогенов, с увеличением их относительной атомной массы, цвет простых веществ углубляется и становится всё более интенсивным. Это объясняется тем, что с увеличением размера атомов уменьшается энергия, необходимая для возбуждения валентных электронов (переход $HOMO \rightarrow LUMO$). В результате молекулы начинают поглощать свет во все более длинноволновой (низкоэнергетической) части видимого спектра, что и приводит к усилению окраски — от бледно-желтой у фтора до практически черной у иода и астата.

Следовательно, правильный вариант ответа — 1.

Ответ: 1) более интенсивным.

5. Гидроксид бериллия взаимодействует с каждым из двух веществ, формулы которых:

1) $Ba(OH)_2$, $HNO_3$

2) $HCl$, $Fe(OH)_2$

3) $H_2O$, $CaCl_2$

4) $H_2S$, $Na_3PO_4$

Решение

Гидроксид бериллия ($Be(OH)_2$) является амфотерным гидроксидом. Это означает, что он способен проявлять как основные, так и кислотные свойства, то есть вступать в реакции как с кислотами, так и со щелочами (растворимыми сильными основаниями).

Проанализируем каждую из предложенных пар веществ.

1) $Ba(OH)_2$, $HNO_3$

Азотная кислота ($HNO_3$) является сильной кислотой. Гидроксид бериллия, проявляя основные свойства, реагирует с ней с образованием соли и воды (реакция нейтрализации):
$Be(OH)_2 + 2HNO_3 \rightarrow Be(NO_3)_2 + 2H_2O$
Гидроксид бария ($Ba(OH)_2$) является щелочью (сильным растворимым основанием). Гидроксид бериллия, проявляя кислотные свойства, реагирует с ним с образованием комплексной соли — тетрагидроксобериллата бария:
$Be(OH)_2 + Ba(OH)_2 \rightarrow Ba[Be(OH)_4]$
Так как гидроксид бериллия реагирует с обоими веществами, этот вариант является правильным.

2) $HCl$, $Fe(OH)_2$

Соляная кислота ($HCl$) — сильная кислота, она будет реагировать с гидроксидом бериллия:
$Be(OH)_2 + 2HCl \rightarrow BeCl_2 + 2H_2O$
Гидроксид железа(II) ($Fe(OH)_2$) — это нерастворимое в воде, слабое основание. Два гидроксида, один из которых амфотерный, а другой — слабое нерастворимое основание, друг с другом не реагируют. Этот вариант не подходит.

3) $H_2O$, $CaCl_2$

Вода ($H_2O$): гидроксид бериллия практически нерастворим в воде, поэтому значимого химического взаимодействия не происходит.
Хлорид кальция ($CaCl_2$) — это соль. Реакция обмена между основанием и солью ($Be(OH)_2 + CaCl_2$) не пойдет, так как в продуктах не образуется ни осадка (гидроксид кальция частично растворим, хлорид бериллия растворим), ни газа, ни слабого электролита. Этот вариант не подходит.

4) $H_2S$, $Na_3PO_4$

Сероводородная кислота ($H_2S$) — очень слабая кислота. Реакция с ней для $Be(OH)_2$ возможна, но протекает с трудом.
Фосфат натрия ($Na_3PO_4$) — это соль сильного основания и слабой кислоты, ее водный раствор имеет щелочную среду из-за гидролиза. Возможна реакция обмена с образованием нерастворимого фосфата бериллия ($Be_3(PO_4)_2$), но по сравнению с парой из первого пункта (сильная кислота и щелочь), эти реакции менее характерны и однозначны. Этот вариант не подходит.

Таким образом, единственная пара веществ, с каждым из которых взаимодействует гидроксид бериллия, это сильная кислота и щелочь.

Ответ: 1

6. В отличие от оксида магния, оксид цинка может взаимодействовать с веществом, формула которого

1) $HNO_3$

2) $NaOH$

3) $FeSO_4$

4) $HBr$

Решение

Для решения этой задачи необходимо сравнить химические свойства оксида магния ($MgO$) и оксида цинка ($ZnO$).

• Оксид магния ($MgO$) — это оксид щелочноземельного металла, который проявляет ярко выраженные основные свойства. Он реагирует с кислотами, но не реагирует с основаниями.

• Оксид цинка ($ZnO$) — это оксид переходного металла, который является амфотерным. Это означает, что он способен реагировать как с кислотами, так и с сильными основаниями (щелочами).

Таким образом, нужно найти вещество, которое является основанием или проявляет основные свойства, так как именно с ним будет реагировать амфотерный оксид цинка, но не будет реагировать основной оксид магния. Проанализируем предложенные варианты:

1) HNO₃ (азотная кислота)

Это сильная кислота. С ней будут взаимодействовать оба оксида:

$MgO + 2HNO_3 \rightarrow Mg(NO_3)_2 + H_2O$

$ZnO + 2HNO_3 \rightarrow Zn(NO_3)_2 + H_2O$

Этот вариант не подходит, так как оба оксида вступают в реакцию.

2) NaOH (гидроксид натрия)

Это сильное основание (щелочь). Оксид магния, как основной оксид, с щелочью не реагирует. Амфотерный оксид цинка будет реагировать с образованием комплексной соли (в растворе) или цинката (при сплавлении).

$MgO + NaOH \rightarrow$ реакция не идет.

$ZnO + 2NaOH + H_2O \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4]$ (тетрагидроксоцинкат натрия)

Этот вариант полностью соответствует условию задачи.

3) FeSO₄ (сульфат железа(II))

Это соль. В водном растворе оба оксида могут реагировать, так как гидроксиды магния и цинка являются более сильными основаниями, чем гидроксид железа(II), и могут вытеснять его из соли:

$MgO + FeSO_4 + H_2O \rightarrow MgSO_4 + Fe(OH)_2\downarrow$

$ZnO + FeSO_4 + H_2O \rightarrow ZnSO_4 + Fe(OH)_2\downarrow$

Этот вариант не подходит, так как оба оксида могут реагировать.

4) HBr (бромоводородная кислота)

Это сильная кислота. Как и в случае с азотной кислотой, оба оксида будут с ней реагировать:

$MgO + 2HBr \rightarrow MgBr_2 + H_2O$

$ZnO + 2HBr \rightarrow ZnBr_2 + H_2O$

Этот вариант не подходит.

Следовательно, вещество, с которым оксид цинка реагирует в отличие от оксида магния, — это гидроксид натрия.

Ответ: 2

7. Верны ли утверждения об инертных газах?

А. Простые вещества состоят из отдельных атомов.

Б. Инертные газы также называют благородными газами.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Решение

Рассмотрим каждое утверждение по отдельности.

А. Простые вещества состоят из отдельных атомов. Это утверждение относится к инертным газам. Инертные газы (He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn) являются элементами 18-й группы периодической системы. Их отличительная особенность — полностью завершенная внешняя электронная оболочка. Это придает атомам инертных газов высокую стабильность и крайне низкую химическую активность. Вследствие этого атомы инертных газов не склонны образовывать химические связи друг с другом для создания двухатомных или более сложных молекул, как это делают, например, кислород (O₂) или азот (N₂). Поэтому простые вещества, образованные инертными газами, при нормальных условиях представляют собой газ, состоящий из отдельных, несвязанных между собой атомов. Такие вещества называют одноатомными. Таким образом, утверждение А является верным.

Б. Инертные газы также называют благородными газами. Это утверждение также является верным. Исторически элементы 18-й группы называли "инертными газами" из-за их предполагаемой полной неспособности вступать в химические реакции. Однако в середине XX века были получены соединения ксенона и криптона, что показало, что их инертность не абсолютна. В связи с этим в современной химической номенклатуре чаще используется термин "благородные газы", по аналогии с благородными металлами (золото, платина), которые также обладают низкой реакционной способностью. Оба названия, "инертные газы" и "благородные газы", считаются синонимами и относятся к одной и той же группе элементов. Таким образом, утверждение Б является верным.

Поскольку оба утверждения, А и Б, верны, правильным является вариант ответа, утверждающий, что верны оба утверждения. Это вариант под номером 3.

Ответ: 3

8. Выберите верные утверждения о галогенах:

1) газообразные вещества

2) простые вещества — галогены состоят из двухатомных молекул

3) взаимодействуют с металлами с образованием солей

4) относятся к неактивным неметаллам

5) с ростом относительной атомной массы галогена плотность простых веществ — галогенов уменьшается

Для выбора верных утверждений о галогенах, проанализируем каждое из них.

1) газообразные вещества

Это утверждение неверно. Агрегатное состояние простых веществ-галогенов при стандартных условиях изменяется в зависимости от их положения в группе. С увеличением атомной массы межмолекулярное взаимодействие усиливается.

• Фтор ($F_2$) и хлор ($Cl_2$) — газы.
• Бром ($Br_2$) — жидкость.
• Иод ($I_2$) и астат ($At_2$) — твёрдые вещества.

Поскольку не все галогены являются газами при стандартных условиях, утверждение ложно.

Ответ: неверно.

2) простые вещества — галогены состоят из двухатомных молекул

Это утверждение верно. Атомы галогенов имеют 7 электронов на внешнем энергетическом уровне. Для достижения стабильной электронной конфигурации (октета) им не хватает одного электрона. Поэтому два атома галогена образуют одну общую электронную пару, формируя ковалентную неполярную связь. В результате все галогены существуют в виде двухатомных молекул: $F_2$, $Cl_2$, $Br_2$, $I_2$.

Ответ: верно.

3) взаимодействуют с металлами с образованием солей

Это утверждение верно. Галогены являются сильными окислителями и активно реагируют с большинством металлов. В ходе реакции атомы галогенов принимают электроны от атомов металлов, образуя ионные соединения — соли, которые называются галогенидами. Само название «галогены» с греческого переводится как «рождающие соли».
Пример реакции: $2K + I_2 \rightarrow 2KI$ (иодид калия — это соль).

Ответ: верно.

4) относятся к неактивным неметаллам

Это утверждение неверно. Галогены, напротив, являются одними из самых химически активных неметаллов из-за их высокой электроотрицательности и стремления принять недостающий электрон. Самый активный неметалл — фтор. К неактивным элементам относятся благородные (инертные) газы (18-я группа).

Ответ: неверно.

5) с ростом относительной атомной массы галогена плотность простых веществ — галогенов уменьшается

Это утверждение неверно. Плотность простых веществ-галогенов закономерно увеличивается с ростом относительной атомной массы (т.е. при движении по группе сверху вниз). Это связано как с увеличением массы самих атомов, так и с усилением межмолекулярных сил, что приводит к более плотной упаковке молекул и переходу от газообразного состояния к жидкому и твёрдому.

• Плотность $F_2$ (газ при н.у.): 1,7 г/л
• Плотность $Cl_2$ (газ при н.у.): 3,2 г/л
• Плотность $Br_2$ (жидкость): 3,1 г/см³ (что равно 3100 г/л)
• Плотность $I_2$ (твёрдое вещество): 4,93 г/см³ (что равно 4930 г/л)

Как видно из данных, плотность возрастает.

Ответ: неверно.

Таким образом, верными являются утверждения 2 и 3.