Страница 98 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

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

1) $SO_3$, $CaSO_4$

2) $KOH$, $HNO_3$

3) $HCl$, $NaCl$

4) $BaSO_4$, $NaOH$

Решение

Гидроксид цинка ($Zn(OH)_2$) является амфотерным гидроксидом. Это означает, что он способен вступать в реакции как с кислотами, так и с сильными основаниями (щелочами). Проанализируем каждую предложенную пару веществ.

1) $SO_3$, $CaSO_4$

Гидроксид цинка ($Zn(OH)_2$) реагирует с оксидом серы(VI) ($SO_3$), так как это кислотный оксид, а $Zn(OH)_2$ проявляет основные свойства: $Zn(OH)_2 + SO_3 \rightarrow ZnSO_4 + H_2O$. С сульфатом кальция ($CaSO_4$) реакция не идет, так как $CaSO_4$ — это соль, и нет условий для протекания реакции ионного обмена (не образуется ни газ, ни вода, ни более слабый электролит/нерастворимое вещество, чем исходные). Следовательно, эта пара не подходит.

2) $KOH$, $HNO_3$

Гидроксид цинка ($Zn(OH)_2$) реагирует с гидроксидом калия ($KOH$), так как $KOH$ — это щелочь, а $Zn(OH)_2$ проявляет кислотные свойства, образуя комплексную соль: $Zn(OH)_2 + 2KOH \rightarrow K_2[Zn(OH)_4]$ (тетрагидроксоцинкат калия). Также $Zn(OH)_2$ реагирует с азотной кислотой ($HNO_3$), проявляя основные свойства в реакции нейтрализации: $Zn(OH)_2 + 2HNO_3 \rightarrow Zn(NO_3)_2 + 2H_2O$. Поскольку гидроксид цинка реагирует с обоими веществами, эта пара является правильным ответом.

3) $HCl$, $NaCl$

Гидроксид цинка ($Zn(OH)_2$) реагирует с сильной соляной кислотой ($HCl$): $Zn(OH)_2 + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + 2H_2O$. Однако он не реагирует с хлоридом натрия ($NaCl$) — солью, образованной сильной кислотой и сильным основанием. Реакция обмена невозможна. Следовательно, эта пара не подходит.

4) $BaSO_4$, $NaOH$

Гидроксид цинка ($Zn(OH)_2$) не реагирует с сульфатом бария ($BaSO_4$), так как оба вещества являются нерастворимыми в воде. Реакция идет с гидроксидом натрия ($NaOH$), так как это щелочь: $Zn(OH)_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4]$. Поскольку реакция идет только с одним веществом из пары, этот вариант не подходит.

Таким образом, единственная пара, в которой оба вещества реагируют с гидроксидом цинка, — это гидроксид калия и азотная кислота.

Ответ: 2

6. Как и оксид углерода(IV), оксид бериллия может взаимодействовать с веществом, формула которого

1) $SO_2$

2) $AlCl_3$

3) $NaOH$

4) $H_2SO_4$

Решение

Для решения этой задачи необходимо проанализировать химические свойства оксида углерода(IV) ($CO_2$) и оксида бериллия ($BeO$) и определить, с каким из предложенных веществ могут реагировать оба оксида.

Оксид углерода(IV), $CO_2$ (углекислый газ) — это типичный кислотный оксид. Он реагирует с основаниями (в частности, со щелочами) и основными оксидами. С кислотами и другими кислотными оксидами он не взаимодействует.

Оксид бериллия, $BeO$ — это амфотерный оксид. Амфотерные оксиды проявляют двойственные свойства: они могут реагировать как с сильными кислотами, так и с сильными основаниями (щелочами).

Теперь рассмотрим взаимодействие этих двух оксидов с каждым из предложенных веществ.

1) $SO_2$
Оксид серы(IV) ($SO_2$) является кислотным оксидом. Два кислотных оксида ($CO_2$ и $SO_2$) друг с другом не реагируют. Следовательно, этот вариант не подходит.

2) $AlCl_3$
Хлорид алюминия ($AlCl_3$) — это соль, образованная сильной кислотой и слабым основанием. В обычных условиях ни оксид углерода(IV), ни оксид бериллия с этой солью не взаимодействуют. Этот вариант не подходит.

3) $NaOH$
Гидроксид натрия ($NaOH$) — это сильное основание (щелочь).
• Оксид углерода(IV), как кислотный оксид, реагирует со щелочью с образованием соли (карбоната натрия) и воды:
$CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$.
• Оксид бериллия, как амфотерный оксид, также реагирует со щелочью. В водном растворе образуется комплексная соль (тетрагидроксобериллат натрия), а при сплавлении — средняя соль (бериллат натрия):
$BeO + 2NaOH + H_2O \rightarrow Na_2[Be(OH)_4]$ (в растворе)
$BeO + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2BeO_2 + H_2O$ (при сплавлении)
Поскольку гидроксид натрия взаимодействует с обоими оксидами, этот вариант является правильным.

4) $H_2SO_4$
Серная кислота ($H_2SO_4$) — это сильная кислота.
• Оксид бериллия (амфотерный) реагирует с серной кислотой с образованием соли (сульфата бериллия) и воды: $BeO + H_2SO_4 \rightarrow BeSO_4 + H_2O$.
• Однако оксид углерода(IV) (кислотный) с кислотами не взаимодействует. Следовательно, этот вариант не подходит.

Таким образом, единственное вещество из предложенного списка, которое может взаимодействовать как с оксидом углерода(IV), так и с оксидом бериллия, — это гидроксид натрия.

Ответ: 3) $NaOH$

7. Верны ли утверждения об инертных газах?

А. Неизвестны соединения гелия и неона.

Б. Химические знаки и формулы простых веществ записывают одинаково: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Решение

Проанализируем каждое утверждение, чтобы определить его истинность.

А. Неизвестны соединения гелия и неона.

Инертные газы, также известные как благородные газы, являются элементами 18-й группы Периодической системы. Они обладают очень высокой химической стабильностью из-за полностью заполненной внешней электронной оболочки. Это делает их химически инертными. В то время как для более тяжелых инертных газов, таких как ксенон ($Xe$) и криптон ($Kr$), были синтезированы устойчивые химические соединения, гелий ($He$) и неон ($Ne$) являются самыми лёгкими и наименее реакционноспособными элементами. На сегодняшний день не существует известных стабильных химических соединений гелия и неона, которые можно было бы выделить при стандартных условиях. Хотя теоретически предсказаны и экспериментально обнаружены некоторые экзотические частицы (например, ион гидрогелия $HeH^+$ в космосе) или соединения, стабильные только при сверхвысоких давлениях, в рамках общей химии принято считать, что у гелия и неона нет соединений. Таким образом, утверждение А является верным.

Б. Химические знаки и формулы простых веществ записывают одинаково: He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn.

Химический знак – это условное обозначение атома химического элемента (например, $He$ для гелия). Химическая формула простого вещества показывает, из скольких атомов состоит его молекула или структурная единица. Простые вещества, образованные инертными газами, в нормальных условиях состоят из отдельных, не связанных друг с другом атомов. То есть их молекулы одноатомны. Поэтому для обозначения простого вещества гелия используется его химический знак $He$. Это справедливо для всех инертных газов. В отличие от них, многие другие простые вещества-газы, такие как кислород или азот, состоят из двухатомных молекул, и их формулы ($O_2$, $N_2$) отличаются от химических знаков элементов ($O$, $N$). Следовательно, утверждение о том, что химические знаки и формулы простых веществ для инертных газов записываются одинаково, является верным.

Так как оба утверждения (А и Б) верны, следует выбрать вариант ответа, который подтверждает истинность обоих утверждений.

Ответ: 3

8. Выберите верные утверждения о щелочноземельных и щелочных металлах:

1) легко взаимодействуют с кислородом

2) только оксиды щелочных металлов взаимодействуют с водой

3) гидроксиды щелочноземельных и щелочных металлов представляют собой щёлочи

4) щелочные металлы — твёрдые, а щелочноземельные — мягкие

5) все соли натрия, калия и кальция растворимы в воде

1) легко взаимодействуют с кислородом

Утверждение верное. И щелочные (элементы 1-й группы, например, Na, K), и щелочноземельные (элементы 2-й группы, например, Ca, Ba) металлы являются химически высокоактивными. Они легко окисляются на воздухе, вступая в реакцию с кислородом. Щелочные металлы настолько активны, что их хранят под слоем керосина или в инертной атмосфере, чтобы предотвратить контакт с воздухом. Пример реакции натрия с кислородом: $4Na + O_2 \rightarrow 2Na_2O$. Щелочноземельные металлы также активны, хотя и в несколько меньшей степени, чем щелочные. Например, кальций быстро покрывается пленкой оксида на воздухе.

2) только оксиды щелочных металлов взаимодействуют с водой

Утверждение неверно. Оксиды щелочных металлов (например, $Na_2O$) действительно бурно реагируют с водой с образованием щелочей (гидроксидов): $Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$. Однако оксиды щелочноземельных металлов (кроме амфотерного оксида бериллия BeO) также взаимодействуют с водой, образуя соответствующие гидроксиды. Например, оксид кальция (негашеная известь) реагирует с водой с выделением тепла: $CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$. Слово "только" делает утверждение ложным.

3) гидроксиды щелочноземельных и щелочных металлов представляют собой щёлочи

Утверждение верное. Щёлочи — это растворимые в воде основания. Гидроксиды всех щелочных металлов (LiOH, NaOH, KOH и т.д.) хорошо растворимы и являются сильными основаниями, то есть щелочами. Гидроксиды щелочноземельных металлов, начиная с кальция ($Ca(OH)_2$), также являются щелочами. Гидроксид кальция умеренно растворим, а гидроксиды стронция $Sr(OH)_2$ и бария $Ba(OH)_2$ — хорошо растворимые сильные основания. Хотя гидроксид магния $Mg(OH)_2$ малорастворим, а гидроксид бериллия $Be(OH)_2$ нерастворим и амфотерен, в общем контексте для этих групп металлов утверждение считается верным, так как их типичные представители образуют щёлочи.

4) щелочные металлы — твёрдые, а щелочноземельные — мягкие

Утверждение неверно. Все металлы обеих групп при нормальных условиях являются твёрдыми веществами. Однако по физическому свойству твёрдости щелочные металлы (Na, K) очень мягкие (режутся ножом) и лёгкие. Щелочноземельные металлы (Ca, Mg) твёрже и плотнее щелочных металлов того же периода. Утверждение описывает обратную ситуацию.

5) все соли натрия, калия и кальция растворимы в воде

Утверждение неверно. Согласно таблице растворимости, практически все соли натрия и калия растворимы в воде. Однако многие соли кальция нерастворимы или малорастворимы. Классическими примерами нерастворимых солей кальция являются карбонат кальция ($CaCO_3$ — известняк, мел), сульфат кальция ($CaSO_4$ — гипс, малорастворим) и фосфат кальция ($Ca_3(PO_4)_2$). Наличие слова "все" делает это утверждение ложным.

Ответ: 1, 3.

9. Установите соответствие между характером оксида и формулой этого оксида.

ХАРАКТЕР ОКСИДА

А) кислотный

Б) амфотерный

В) основной

ФОРМУЛА ОКСИДА

1) $ZnO$

2) $Cl_2O_7$

3) $CrO$

4) $CaO$

Для установления соответствия необходимо определить характер каждого из предложенных оксидов, основываясь на положении элемента в периодической системе и его степени окисления.

А) кислотный
Кислотные оксиды, как правило, образованы неметаллами или переходными металлами в высоких степенях окисления. Проанализируем предложенные формулы:
1) $ZnO$ (оксид цинка) — амфотерный оксид.
2) $Cl_2O_7$ (оксид хлора(VII)) — это оксид неметалла (хлора) в высшей степени окисления (+7). Такие оксиды являются кислотными. Данному оксиду соответствует сильная хлорная кислота $HClO_4$.
3) $CrO$ (оксид хрома(II)) — основный оксид.
4) $CaO$ (оксид кальция) — основный оксид.
Таким образом, кислотным оксидом является $Cl_2O_7$.
Ответ: 2

Б) амфотерный
Амфотерные оксиды способны реагировать как с кислотами, так и со щелочами. Они образованы металлами, проявляющими двойственные свойства (например, $Al, Zn, Be$).
1) $ZnO$ (оксид цинка) — является классическим примером амфотерного оксида. Он реагирует с кислотами ($ZnO + 2H^+ \rightarrow Zn^{2+} + H_2O$) и со щелочами ($ZnO + 2OH^- + H_2O \rightarrow [Zn(OH)_4]^{2-}$).
Остальные оксиды из списка не являются амфотерными.
Следовательно, амфотерному характеру соответствует формула $ZnO$.
Ответ: 1

В) основный
Основные оксиды образованы, как правило, металлами в низких степенях окисления, в первую очередь щелочными и щелочноземельными. В списке есть два оксида, обладающих основными свойствами:
3) $CrO$ (оксид хрома(II)) — оксид переходного металла в низкой степени окисления (+2), является основным. Ему соответствует основание $Cr(OH)_2$.
4) $CaO$ (оксид кальция) — оксид щелочноземельного металла, является типичным и сильным основным оксидом. Ему соответствует основание $Ca(OH)_2$.
В заданиях на установление соответствия для каждой позиции из левого столбца подбирается один вариант из правого. Так как оба оксида, $CrO$ и $CaO$, являются основными, следует выбрать наиболее характерный и однозначный пример. Оксид кальция ($CaO$) — это оксид типичного металла главной подгруппы и классический пример основного оксида.
Таким образом, основному характеру сопоставляем формулу $CaO$.
Ответ: 4

10. В каком виде в природе встречается аргон? Где аргон находит применение?

11. Н

В каком виде в природе встречается аргон?

Аргон ($Ar$) — это благородный, или инертный, газ, относящийся к 18-й группе периодической системы химических элементов. В силу своей химической инертности он практически не образует соединений в обычных условиях. Поэтому в природе аргон встречается почти исключительно в свободном, атомарном состоянии в виде отдельных атомов.

Основным источником аргона на Земле является атмосфера. Это третий по распространённости газ в земной атмосфере после азота ($N_2$) и кислорода ($O_2$), его содержание составляет около 0,934% по объёму и 1,288% по массе. Также аргон в небольших количествах растворён в воде и содержится в земной коре. Наиболее распространённый изотоп, аргон-40 ($^{40}Ar$), образуется в результате радиоактивного распада калия-40 ($^{40}K$) в минералах земной коры и постепенно поступает в атмосферу.

Ответ: В природе аргон встречается в свободном, атомарном виде, в основном как компонент атмосферного воздуха (около 0,934% по объему), а также в небольших количествах в земной коре и воде.

Где аргон находит применение?

Основное свойство аргона, определяющее его широкое применение, — химическая инертность. Его используют для создания защитной, нереакционноспособной атмосферы в различных процессах. Главные области применения:
Металлургия и сварка: используется как защитная среда при дуговой сварке (например, TIG- и MIG-сварка), плазменной резке и выплавке активных металлов. Он предотвращает окисление расплавленного металла, что обеспечивает высокое качество шва и чистоту сплава.
Светотехника: аргоном заполняют лампы накаливания для уменьшения испарения вольфрамовой нити, что продлевает срок их службы. Также аргон (часто в смеси с другими газами) используется в газоразрядных лампах (например, в рекламных вывесках), где он даёт сине-голубое свечение.
Электроника: применяется для создания инертной атмосферы при выращивании монокристаллов кремния и германия, которые являются основой для производства полупроводниковых приборов.
Пищевая промышленность: используется в качестве упаковочного газа (пищевая добавка E938) для вытеснения кислорода и влаги из упаковки, что значительно увеличивает срок хранения продуктов (например, в пакетах с чипсами, при розливе вина).
Научные исследования: жидкий аргон применяется в детекторах элементарных частиц (например, нейтрино) и в экспериментах по поиску тёмной материи. Газообразный аргон используется в качестве газа-носителя в газовой хроматографии.
Медицина: в аргоноплазменной коагуляции для бескровной остановки кровотечений во время хирургических операций. Аргоновые лазеры применяются в офтальмологии для лечения заболеваний глаз.
Другие области: в качестве теплоизолирующего наполнителя в современных стеклопакетах; для консервации ценных исторических документов и музейных экспонатов.

Ответ: Аргон находит широкое применение в качестве инертной защитной среды в металлургии и при сварке, для наполнения ламп накаливания и газоразрядных ламп, в производстве электроники, как упаковочный газ в пищевой промышленности, в научных исследованиях, медицине, а также для теплоизоляции в стеклопакетах.

11. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения:

$Cr_2O_3 \to CrCl_3 \to Cr(OH)_3 \to K_3CrO_3$

Для осуществления указанной цепочки превращений необходимо последовательно провести три химические реакции.

$Cr_2O_3 \rightarrow CrCl_3$

Первое превращение – это получение соли, хлорида хрома(III), из оксида хрома(III). Оксид хрома(III) $Cr_2O_3$ является амфотерным, но с преобладанием основных свойств, поэтому он вступает в реакцию с сильными кислотами. При взаимодействии с соляной кислотой ($HCl$) образуется соль хлорид хрома(III) и вода.

Уравнение реакции:

$Cr_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2CrCl_3 + 3H_2O$

Ответ: $Cr_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2CrCl_3 + 3H_2O$

$CrCl_3 \rightarrow Cr(OH)_3$

Второе превращение – получение нерастворимого основания, гидроксида хрома(III), из растворимой соли хлорида хрома(III). Это достигается путем реакции ионного обмена с щелочью, например, с гидроксидом натрия ($NaOH$) или гидроксидом калия. В результате реакции выпадает осадок гидроксида хрома(III) серо-зеленого или серо-голубого цвета.

Уравнение реакции:

$CrCl_3 + 3NaOH \rightarrow Cr(OH)_3\downarrow + 3NaCl$

Ответ: $CrCl_3 + 3NaOH \rightarrow Cr(OH)_3\downarrow + 3NaCl$

$Cr(OH)_3 \rightarrow K_3CrO_3$

Третье превращение – получение хромита калия из гидроксида хрома(III). Гидроксид хрома(III) является амфотерным соединением, то есть он способен реагировать как с кислотами, так и с основаниями. При реакции с сильным основанием, таким как гидроксид калия ($KOH$), $Cr(OH)_3$ проявляет кислотные свойства. Продукт $K_3CrO_3$ (хромит калия) образуется при сплавлении гидроксида хрома(III) с твердым гидроксидом калия.

Уравнение реакции:

$Cr(OH)_3 + 3KOH \xrightarrow{t} K_3CrO_3 + 3H_2O$

Ответ: $Cr(OH)_3 + 3KOH \rightarrow K_3CrO_3 + 3H_2O$