Страница 99 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

1. Выберите ряд, в котором представлены химические символы только щелочных и щелочноземельных металлов.

1) $Mg$, $Cs$, $Li$, $Sr$

2) $K$, $Na$, $Be$, $Ba$

3) $Cs$, $Rb$, $Sr$, $Ba$

4) $Sr$, $Mg$, $Ca$, $Li$

Для правильного выбора необходимо вспомнить, какие химические элементы относятся к щелочным, а какие — к щелочноземельным металлам.

• Щелочные металлы — это элементы IА группы Периодической системы (кроме водорода): Li (литий), Na (натрий), K (калий), Rb (рубидий), Cs (цезий), Fr (франций).
• Щелочноземельные металлы — это, в строгом определении, металлы IIA группы, начиная с кальция: Ca (кальций), Sr (стронций), Ba (барий), Ra (радий). Их оксиды и гидроксиды проявляют выраженные основные (щелочные) свойства. Бериллий (Be) и магний (Mg), хотя и находятся в той же группе, к щелочноземельным металлам традиционно не относятся, так как их соединения проявляют амфотерные (Be) или слабоосновные (Mg) свойства.

Проанализируем каждый из предложенных рядов на соответствие этому правилу.

1) Mg, Cs, Li, Sr

В этом ряду присутствует магний (Mg). Как указано выше, он не является щелочноземельным металлом в строгом смысле. Остальные элементы подходят: Cs и Li — щелочные металлы, Sr — щелочноземельный. Ряд не подходит из-за наличия Mg.

2) K, Na, Be, Ba

В этом ряду присутствует бериллий (Be), который не относится к щелочноземельным металлам. Остальные элементы подходят: K и Na — щелочные металлы, Ba — щелочноземельный. Ряд не подходит из-за наличия Be.

3) Cs, Rb, Sr, Ba

В этом ряду все элементы соответствуют условию:

• Cs (цезий) — щелочной металл.
• Rb (рубидий) — щелочной металл.
• Sr (стронций) — щелочноземельный металл.
• Ba (барий) — щелочноземельный металл.

4) Sr, Mg, Ca, Li

В этом ряду снова присутствует магний (Mg), который не является щелочноземельным металлом. Остальные элементы подходят: Li — щелочной металл, Sr и Ca — щелочноземельные. Ряд не подходит из-за наличия Mg.

Таким образом, единственно верным является ряд под номером 3.

Ответ: 3

2. Температура плавления щелочноземельных металлов с возрастанием относительной атомной массы

1) повышается

2) снижается

3) сначала возрастает, затем снижается

4) не изменяется

Решение

Щелочноземельные металлы — это химические элементы 2-й группы Периодической системы: бериллий (Be), магний (Mg), кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba) и радий (Ra). С возрастанием относительной атомной массы (то есть при движении по группе сверху вниз) их физические свойства закономерно изменяются.

Температура плавления вещества зависит от прочности связей между его частицами в кристаллической решетке. Для металлов это прочность металлической связи. В ряду щелочноземельных металлов с ростом относительной атомной массы увеличивается радиус атомов. Увеличение радиуса приводит к ослаблению металлической связи, так как валентные электроны находятся дальше от ядра и слабее с ним взаимодействуют. Ослабление связи, в свою очередь, приводит к снижению энергии, необходимой для разрушения кристаллической решетки, то есть к понижению температуры плавления.

Рассмотрим реальные значения температур плавления для этих металлов:

• Бериллий (Be): 1287 °C
• Магний (Mg): 650 °C
• Кальций (Ca): 842 °C
• Стронций (Sr): 777 °C
• Барий (Ba): 727 °C

Как видно из приведенных данных, общая тенденция заключается в снижении температуры плавления с ростом относительной атомной массы. Несмотря на то, что эта зависимость не является строго монотонной (например, температура плавления магния аномально низкая, а у кальция она выше, чем у магния), общим трендом для группы является именно снижение. Поэтому из предложенных вариантов ответа наиболее верным будет тот, который описывает эту общую закономерность.

3. Неверным является следующее утверждение о щелочных металлах:

1) плохо проводят электрический ток

2) металлы хранят под слоем керосина или вазелина

3) мягкие, режутся ножом

4) химически активные

Для определения неверного утверждения о щелочных металлах, необходимо проанализировать каждое из предложенных свойств.

1) плохо проводят электрический ток

Данное утверждение является неверным. Щелочные металлы, как и все металлы, обладают металлической кристаллической решеткой, в узлах которой находятся ионы, а между ними свободно перемещаются обобществленные (делокализованные) электроны. Эти свободные электроны являются носителями электрического заряда, что обуславливает высокую электропроводность. Таким образом, щелочные металлы — хорошие проводники электрического тока.

2) металлы хранят под слоем керосина или вазелина

Данное утверждение является верным. Щелочные металлы (литий, натрий, калий и др.) — одни из самых химически активных металлов. Они легко и бурно реагируют с кислородом и водяными парами, содержащимися в воздухе. Для предотвращения этих реакций и сохранения металлов в чистом виде их хранят под слоем инертной жидкости, не содержащей кислород, например, керосина или вазелинового масла.

3) мягкие, режутся ножом

Данное утверждение является верным. Характерным физическим свойством щелочных металлов является их низкая твердость и пластичность. Они настолько мягкие, что их можно легко разрезать обычным ножом. На свежем срезе виден серебристо-белый блеск, который быстро тускнеет на воздухе из-за образования оксидной пленки.

4) химически активные

Данное утверждение является верным. Щелочные металлы располагаются в IА группе периодической системы. Атомы этих элементов имеют на внешнем энергетическом уровне всего один электрон, который они очень легко отдают, превращаясь в положительно заряженные ионы. Эта легкость отдачи электрона определяет их чрезвычайно высокую химическую активность и сильные восстановительные свойства.

Таким образом, единственным неверным утверждением является первое, так как щелочные металлы, будучи металлами, хорошо проводят электрический ток.

Ответ: 1

4. Плотность простых веществ — галогенов с возрастанием относительной атомной массы

1) снижается

2) не изменяется

3) повышается

4) закономерность отсутствует

Решение

Галогены — это химические элементы 17-й группы периодической таблицы Менделеева. К ним относятся фтор (F), хлор (Cl), бром (Br), иод (I) и астат (At). В виде простых веществ галогены образуют двухатомные молекулы: $F_2, Cl_2, Br_2, I_2, At_2$.

Вопрос касается изменения плотности этих простых веществ с возрастанием относительной атомной массы. В группе галогенов относительная атомная масса увеличивается при переходе от фтора к астату.

Рассмотрим, как меняются физические свойства и, в частности, плотность галогенов при движении вниз по группе (с увеличением атомной массы):
- Фтор ($F_2$): Относительная атомная масса фтора ~19 а.е.м. При стандартных условиях это бледно-жёлтый газ. Его плотность при нормальных условиях составляет около $1.7 \text{ г/л}$.
- Хлор ($Cl_2$): Относительная атомная масса хлора ~35.5 а.е.м. При стандартных условиях это жёлто-зелёный газ. Его плотность при нормальных условиях составляет около $3.2 \text{ г/л}$.
- Бром ($Br_2$): Относительная атомная масса брома ~80 а.е.м. При стандартных условиях это красно-бурая жидкость. Его плотность составляет около $3.1 \text{ г/см}^3$.
- Иод ($I_2$): Относительная атомная масса иода ~127 а.е.м. При стандартных условиях это тёмно-фиолетовые кристаллы (твёрдое вещество). Его плотность составляет около $4.9 \text{ г/см}^3$.
- Астат ($At_2$): Относительная атомная масса астата ~210 а.е.м. Предполагается, что это твёрдое вещество, его расчётная плотность ещё выше, около $6.2-6.5 \text{ г/см}^3$.

Анализ данных показывает чёткую закономерность: с увеличением порядкового номера и относительной атомной массы галогена его агрегатное состояние меняется от газообразного к жидкому и твёрдому, а плотность простого вещества возрастает.

Это объясняется тем, что при движении вниз по группе атомная масса растёт значительно быстрее, чем атомный радиус. Плотность ($\rho$) определяется как отношение массы ($m$) к объёму ($V$): $\rho = m/V$. Хотя объём атомов (и молекул) увеличивается, масса растёт в большей степени. Кроме того, усиливаются межмолекулярные ван-дер-ваальсовы силы, что приводит к более плотной упаковке молекул в конденсированных фазах (жидкости и твёрдом теле).

Следовательно, плотность простых веществ — галогенов с возрастанием относительной атомной массы повышается.

Ответ: 3) повышается.

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

1) $Ca(OH)_2$, $H_2SiO_3$

2) $K_2CO_3$, $HNO_3$

3) $H_2SO_4$, $NaOH$

4) $Cu$, $KOH$

Гидроксид алюминия ($Al(OH)₃$) является амфотерным соединением. Это означает, что он способен реагировать как с кислотами, так и с сильными основаниями (щелочами), проявляя в первом случае основные свойства, а во втором — кислотные.

Рассмотрим каждую предложенную пару веществ:

1) Ca(OH)₂, H₂SiO₃

Гидроксид алюминия не реагирует с гидроксидом кальция ($Ca(OH)₂$) в водном растворе, так как оба являются основаниями. Реакция возможна только при высоких температурах (сплавлении). С кремниевой кислотой ($H₂SiO₃$) реакция также не идет, поскольку $H₂SiO₃$ — очень слабая кислота, а $Al(OH)₃$ — слабое основание. Таким образом, эта пара веществ не подходит.

2) K₂CO₃, HNO₃

Гидроксид алюминия взаимодействует с сильной азотной кислотой ($HNO₃$), проявляя основные свойства: $Al(OH)₃ + 3HNO₃ \rightarrow Al(NO₃)₃ + 3H₂O$. Однако с карбонатом калия ($K₂CO₃$) реакция в обычных условиях не протекает. Хотя раствор этой соли имеет щелочную среду из-за гидролиза, этой щелочности недостаточно для реакции с амфотерным гидроксидом. Эта пара не подходит.

3) H₂SO₄, NaOH

Это правильный вариант. Гидроксид алюминия реагирует с обоими веществами, так как одно из них — сильная кислота, а другое — сильное основание (щелочь).

• Реакция с серной кислотой ($H₂SO₄$), где $Al(OH)₃$ проявляет себя как основание:

  $2Al(OH)₃ + 3H₂SO₄ \rightarrow Al₂(SO₄)₃ + 6H₂O$

• Реакция с гидроксидом натрия ($NaOH$), где $Al(OH)₃$ проявляет себя как кислота:

  $Al(OH)₃ + NaOH \rightarrow Na[Al(OH)₄]$ (в водном растворе образуется тетрагидроксоалюминат натрия)

Поскольку $Al(OH)₃$ реагирует с каждым веществом из этой пары, этот вариант является верным.

4) Cu, KOH

Гидроксид алюминия реагирует со щелочью — гидроксидом калия ($KOH$): $Al(OH)₃ + KOH \rightarrow K[Al(OH)₄]$. Но с металлом медью ($Cu$) гидроксид алюминия не взаимодействует. Следовательно, эта пара не подходит.

Ответ: 3

6. Как и оксид серы(VI), оксид хрома(III) может взаимодействовать с веществом, формула которого

1) $KOH$

2) $HNO_3$

3) $Mg(NO_3)_2$

4) $HCl$

Решение

Для того чтобы определить, какое вещество реагирует и с оксидом серы(VI), и с оксидом хрома(III), необходимо проанализировать химические свойства этих оксидов.

Оксид серы(VI), $SO_3$, является кислотным оксидом. Кислотные оксиды вступают в реакцию с основаниями, основными и амфотерными оксидами. Они не реагируют с кислотами и другими кислотными оксидами.

Оксид хрома(III), $Cr_2O_3$, является амфотерным оксидом. Это означает, что он может проявлять как основные свойства (реагируя с кислотами), так и кислотные свойства (реагируя с сильными основаниями - щелочами).

Теперь рассмотрим каждый из предложенных вариантов:

1) KOH (гидроксид калия) — это сильное основание (щёлочь).

• Реакция с оксидом серы(VI): как кислотный оксид, $SO_3$ реагирует со щёлочью с образованием соли (сульфата калия) и воды.
  $SO_3 + 2KOH \rightarrow K_2SO_4 + H_2O$
• Реакция с оксидом хрома(III): как амфотерный оксид, $Cr_2O_3$ реагирует со щёлочью (при сплавлении) с образованием соли (хромита калия) и воды.
  $Cr_2O_3 + 2KOH \xrightarrow{t^\circ} 2KCrO_2 + H_2O$

Поскольку гидроксид калия реагирует с обоими оксидами, этот вариант является верным.

2) HNO₃ (азотная кислота) — сильная кислота.

• Реакция с $SO_3$: не протекает, так как кислота не реагирует с кислотным оксидом.
• Реакция с $Cr_2O_3$: протекает, так как кислота реагирует с амфотерным оксидом.
  $Cr_2O_3 + 6HNO_3 \rightarrow 2Cr(NO_3)_3 + 3H_2O$

Этот вариант не подходит, так как нет реакции с $SO_3$.

3) Mg(NO₃)₂ (нитрат магния) — это соль.

• Реакции с $SO_3$ и $Cr_2O_3$ в обычных условиях не идут, так как не выполняются условия протекания реакций ионного обмена (не образуется осадок, газ или слабый электролит).

Этот вариант не подходит.

4) HCl (соляная кислота) — сильная кислота.

• Реакция с $SO_3$: не протекает по той же причине, что и с азотной кислотой (кислота + кислотный оксид).
• Реакция с $Cr_2O_3$: протекает, так как кислота реагирует с амфотерным оксидом.
  $Cr_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2CrCl_3 + 3H_2O$

Этот вариант также не подходит.

Таким образом, единственным веществом из списка, которое может взаимодействовать как с оксидом серы(VI), так и с оксидом хрома(III), является гидроксид калия.

Ответ: 1) KOH

7. Верны ли утверждения об инертных газах?

А. Плотность инертных газов повышается с возрастанием относительной атомной массы.

Б. Своё название эти вещества получили из-за очень малой химической активности.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Решение

Рассмотрим последовательно оба утверждения, чтобы определить их истинность.

А. Плотность инертных газов повышается с возрастанием относительной атомной массы.

Инертные газы — это элементы 18-й группы Периодической системы. К ним относятся гелий (He), неон (Ne), аргон (Ar), криптон (Kr), ксенон (Xe) и радон (Rn). При движении по группе сверху вниз их порядковый номер, а вместе с ним и относительная атомная масса ($A_r$), закономерно увеличиваются.

Плотность газа ($\rho$) при определённых условиях (давлении $P$ и температуре $T$) связана с его молярной массой ($M$) через уравнение состояния идеального газа. Плотность можно выразить по формуле:

$\rho = \frac{m}{V} = \frac{PM}{RT}$

где $m$ — масса газа, $V$ — его объем, а $R$ — универсальная газовая постоянная.

Из этой формулы видно, что при одинаковых давлении и температуре плотность газа прямо пропорциональна его молярной массе ($ \rho \sim M $). Поскольку молярная масса численно равна относительной атомной массе (выраженной в г/моль), то с ростом относительной атомной массы инертного газа его плотность также будет расти.

Таким образом, утверждение А является верным.

Б. Своё название эти вещества получили из-за очень малой химической активности.

Название «инертные газы» (от латинского iners — бездеятельный, неактивный) было дано этим элементам именно по причине их чрезвычайно низкой реакционной способности. Это свойство объясняется их электронной конфигурацией: у атомов инертных газов внешняя электронная оболочка полностью заполнена, что придает им высокую устойчивость. Из-за этой стабильности они крайне неохотно вступают в химические реакции.

Хотя позже ученым удалось синтезировать соединения некоторых инертных газов (ксенона, криптона), они по-прежнему остаются самой неактивной группой химических элементов. Следовательно, их название напрямую отражает их ключевое химическое свойство.

Таким образом, утверждение Б также является верным.

Поскольку оба утверждения, А и Б, верны, то правильным является вариант ответа, в котором говорится, что верны оба утверждения.

Ответ: 3