Страница 20 - гдз по химии 8 класс задачник Кузнецова, Левкин

Контрольная работа по теме «Первоначальные химические понятия»

Вариант 1

1. Определите валентность серы в следующих соединениях:
$SO_2$, $H_2S$, $SO_3$, $Al_2S_3$.

2. Составьте формулы соединений по валентности. Валентность элементов, у которых
она постоянна, не обозначена.
II $NaO$; III $AgS$; IV $CaP$; $NO$.

3. Вычислите относительные молекулярные массы следующих соединений:
а) $P_2O_5$; б) $H_2SO_4$.

4. Вычислите массовые доли элементов в соединении $P_2O_5$.

5. Вычислите, какое количество вещества содержится
а) в навеске алюминия массой 270 г, б) в порции молекулярного кислорода
массой 6,4 г.

6. Какова масса 5 моль воды $H_2O$?

7. Чем отличаются сложные вещества от простых? Приведите примеры. Почему вода
не является простым веществом? Как это можно доказать?

1. Определите валентность серы в следующих соединениях: SO₂, H₂S, SO₃, Al₂S₃.

Валентность - это способность атома образовывать определенное число химических связей. В бинарных соединениях произведение валентности одного элемента на число его атомов равно произведению валентности другого элемента на число его атомов. Валентность кислорода почти всегда равна II, а водорода - I. Валентность алюминия постоянна и равна III.
В соединении $SO_2$ (оксид серы(IV)) валентность кислорода равна II. Общая валентность двух атомов кислорода составляет $2 \cdot II = IV$. Следовательно, валентность одного атома серы также равна IV.
В соединении $H_2S$ (сероводород) валентность водорода равна I. Общая валентность двух атомов водорода составляет $2 \cdot I = II$. Следовательно, валентность одного атома серы равна II.
В соединении $SO_3$ (оксид серы(VI)) валентность кислорода равна II. Общая валентность трех атомов кислорода составляет $3 \cdot II = VI$. Следовательно, валентность одного атома серы равна VI.
В соединении $Al_2S_3$ (сульфид алюминия) валентность алюминия равна III. Общая валентность двух атомов алюминия составляет $2 \cdot III = VI$. Эта валентность должна быть уравновешена тремя атомами серы. Следовательно, валентность одного атома серы равна $VI / 3 = II$.

Ответ: в $SO_2$ валентность серы IV; в $H_2S$ – II; в $SO_3$ – VI; в $Al_2S_3$ – II.

2. Составьте формулы соединений по валентности. Валентность элементов, у которых она постоянна, не обозначена.

Для составления формулы бинарного соединения по известным валентностям элементов необходимо найти наименьшее общее кратное (НОК) их валентностей. Индексы в формуле будут равны частному от деления НОК на валентность соответствующего элемента.
Для NaO: валентность натрия (Na) постоянна и равна I, валентность кислорода (O) указана как II. НОК(I, II) = 2. Индекс для Na: $2 / I = 2$. Индекс для O: $2 / II = 1$. Формула: $Na_2O$.
Для AgS: валентность серебра (Ag) постоянна и равна I, валентность серы (S) указана как II. НОК(I, II) = 2. Индекс для Ag: $2 / I = 2$. Индекс для S: $2 / II = 1$. Формула: $Ag_2S$.
Для CaP: валентность кальция (Ca) постоянна и равна II, валентность фосфора (P) указана как III. НОК(II, III) = 6. Индекс для Ca: $6 / II = 3$. Индекс для P: $6 / III = 2$. Формула: $Ca_3P_2$.
Для NO: валентность азота (N) указана как IV, валентность кислорода (O) постоянна и равна II. НОК(IV, II) = 4. Индекс для N: $4 / IV = 1$. Индекс для O: $4 / II = 2$. Формула: $NO_2$.

Ответ: $Na_2O$; $Ag_2S$; $Ca_3P_2$; $NO_2$.

3. Вычислите относительные молекулярные массы следующих соединений: а) P₂O₅; б) H₂SO₄.

Относительная молекулярная масса ($Mr$) вещества равна сумме относительных атомных масс ($Ar$) всех атомов, входящих в состав молекулы, с учетом их количества. Используем округленные значения атомных масс: $Ar(P) = 31$; $Ar(O) = 16$; $Ar(H) = 1$; $Ar(S) = 32$.
а) Для $P_2O_5$:
$Mr(P_2O_5) = 2 \cdot Ar(P) + 5 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 31 + 5 \cdot 16 = 62 + 80 = 142$
б) Для $H_2SO_4$:
$Mr(H_2SO_4) = 2 \cdot Ar(H) + Ar(S) + 4 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 2 + 32 + 64 = 98$

Ответ: а) $Mr(P_2O_5) = 142$; б) $Mr(H_2SO_4) = 98$.

4. Вычислите массовые доли элементов в соединении P₂O₅.

Массовая доля элемента ($\omega$) в соединении вычисляется по формуле: $\omega(Э) = \frac{n \cdot Ar(Э)}{Mr(вещества)} \cdot 100\%$, где $n$ — число атомов элемента в молекуле. Из предыдущей задачи мы знаем, что $Mr(P_2O_5) = 142$. Атомные массы: $Ar(P) = 31$, $Ar(O) = 16$.
Массовая доля фосфора (P):
$\omega(P) = \frac{2 \cdot Ar(P)}{Mr(P_2O_5)} = \frac{2 \cdot 31}{142} = \frac{62}{142} \approx 0,4366$
В процентах: $0,4366 \cdot 100\% = 43,66\%$.
Массовая доля кислорода (O):
$\omega(O) = \frac{5 \cdot Ar(O)}{Mr(P_2O_5)} = \frac{5 \cdot 16}{142} = \frac{80}{142} \approx 0,5634$
В процентах: $0,5634 \cdot 100\% = 56,34\%$.
Проверка: $43,66\% + 56,34\% = 100\%$.

Ответ: массовая доля фосфора $\omega(P) \approx 43,66\%$; массовая доля кислорода $\omega(O) \approx 56,34\%$.

5. Вычислите, какое количество вещества содержится а) в навеске алюминия массой 270 г, б) в порции молекулярного кислорода массой 6,4 г.

Дано:
$m(Al) = 270 \text{ г}$
$m(O_2) = 6,4 \text{ г}$

Найти:

$n(Al) - ?$
$n(O_2) - ?$

Решение:

Количество вещества ($n$) находится по формуле $n = \frac{m}{M}$, где $m$ — масса вещества, а $M$ — его молярная масса. Молярная масса численно равна относительной атомной или молекулярной массе.
а) Молярная масса алюминия $M(Al)$ равна его относительной атомной массе: $M(Al) = 27$ г/моль.
$n(Al) = \frac{m(Al)}{M(Al)} = \frac{270 \text{ г}}{27 \text{ г/моль}} = 10 \text{ моль}$
б) Молекулярный кислород имеет формулу $O_2$. Его молярная масса $M(O_2) = 2 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 16 = 32$ г/моль.
$n(O_2) = \frac{m(O_2)}{M(O_2)} = \frac{6,4 \text{ г}}{32 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

Ответ: а) 10 моль; б) 0,2 моль.

6. Какова масса 5 моль воды H₂O?

Дано:
$n(H_2O) = 5 \text{ моль}$

Найти:

$m(H_2O) - ?$

Решение:

Масса вещества ($m$) вычисляется по формуле $m = n \cdot M$, где $n$ — количество вещества, $M$ — молярная масса.
Сначала найдем молярную массу воды ($H_2O$):
$M(H_2O) = 2 \cdot Ar(H) + Ar(O) = 2 \cdot 1 + 16 = 18$ г/моль.
Теперь вычислим массу 5 моль воды:
$m(H_2O) = n(H_2O) \cdot M(H_2O) = 5 \text{ моль} \cdot 18 \text{ г/моль} = 90 \text{ г}$

Ответ: 90 г.

7. Чем отличаются сложные вещества от простых? Приведите примеры. Почему вода не является простым веществом? Как это можно доказать?

Простые вещества состоят из атомов только одного химического элемента. Они не могут быть разложены на более простые вещества химическими методами.
Примеры простых веществ: кислород ($O_2$), озон ($O_3$), железо ($Fe$), сера ($S$), алмаз и графит (формы углерода, $C$).

Сложные вещества (или химические соединения) состоят из атомов двух или более различных химических элементов, соединенных между собой химическими связями. Сложные вещества можно разложить на более простые (в том числе простые вещества) химическими реакциями.
Примеры сложных веществ: вода ($H_2O$), углекислый газ ($CO_2$), поваренная соль ($NaCl$), серная кислота ($H_2SO_4$).

Вода ($H_2O$) не является простым веществом, потому что ее молекула состоит из атомов двух разных элементов: двух атомов водорода (H) и одного атома кислорода (O).

Доказать, что вода — сложное вещество, можно экспериментально, разложив ее на составные части. Например, с помощью электролиза (пропускания электрического тока через воду). В результате электролиза вода разлагается на два простых вещества: газообразный водород ($H_2$) и газообразный кислород ($O_2$). Уравнение реакции: $2H_2O \xrightarrow{\text{электрический ток}} 2H_2\uparrow + O_2\uparrow$. Так как воду удалось разложить на другие вещества, она не является простым веществом.

Ответ: Простые вещества состоят из атомов одного элемента, а сложные — из атомов разных элементов. Вода — сложное вещество, так как состоит из водорода и кислорода, что доказывается ее разложением на эти газы при электролизе.

Вариант 2

1. Определите валентность фосфора в следующих соединениях:

$PH_3$, $P_2O_5$, $P_2O_3$, $Ca_3P_2$.

2. Составьте формулы соединений по валентности. Валентность элементов, у которых она постоянна, не обозначена.

OF; KN; ClO; AlC.

3. Вычислите относительные молекулярные массы соединений:

а) $C_3H_8$; б) $H_3PO_4$.

4. Вычислите массовые доли элементов в соединении $C_3H_8$.

5. Вычислите, какое количество вещества содержится

а) в навеске меди массой 6,4 г, б) в порции молекулярного водорода массой 10 г.

6. Какова масса 3 моль углекислого газа $CO_2$?

7. Что такое химические явления? Приведите примеры. Почему изменение агрегатного состояния вещества не является химической реакцией?

1. Валентность элемента определяется числом химических связей, которые его атом образует с другими атомами. В бинарных соединениях произведение валентности одного элемента на число его атомов равно произведению валентности другого элемента на число его атомов.

• В соединении $PH_3$ валентность водорода (H), как правило, равна I. Так как в молекуле 3 атома водорода, то валентность фосфора (P) равна III ($1 \times 3 = 3$).
• В соединении $P_2O_5$ валентность кислорода (O) равна II. Общая валентность пяти атомов кислорода равна $5 \times II = X$. Эта валентность распределяется на два атома фосфора, следовательно, валентность одного атома фосфора равна $X / 2 = V$.
• В соединении $P_2O_3$ валентность кислорода (O) равна II. Общая валентность трех атомов кислорода равна $3 \times II = VI$. Эта валентность распределяется на два атома фосфора, следовательно, валентность одного атома фосфора равна $VI / 2 = III$.
• В соединении $Ca_3P_2$ валентность кальция (Ca), металла II группы, постоянна и равна II. Общая валентность трех атомов кальция равна $3 \times II = VI$. Эта валентность распределяется на два атома фосфора, следовательно, валентность одного атома фосфора равна $VI / 2 = III$.

Ответ: Валентность фосфора: в $PH_3$ – III, в $P_2O_5$ – V, в $P_2O_3$ – III, в $Ca_3P_2$ – III.

2. Для составления формул соединений по валентности используется правило наименьшего общего кратного (НОК). Валентности элементов, у которых она постоянна: кислород (O) - II, фтор (F) - I, калий (K) - I, алюминий (Al) - III.

• OF: Валентность O(II), F(I). НОК(2, 1) = 2. Индексы: для O: $2/II = 1$; для F: $2/I = 2$. Формула: $OF_2$.
• KN: Валентность K(I). Азот (N) в соединениях с активными металлами (нитридах) проявляет валентность III. НОК(1, 3) = 3. Индексы: для K: $3/I = 3$; для N: $3/III = 1$. Формула: $K_3N$.
• $\overset{VII}{Cl}O$: Валентность Cl(VII), O(II). НОК(7, 2) = 14. Индексы: для Cl: $14/VII = 2$; для O: $14/II = 7$. Формула: $Cl_2O_7$.
• $\overset{III}{Al}\overset{IV}{C}$: Валентность Al(III), C(IV). НОК(3, 4) = 12. Индексы: для Al: $12/III = 4$; для C: $12/IV = 3$. Формула: $Al_4C_3$.

Ответ: $OF_2$; $K_3N$; $Cl_2O_7$; $Al_4C_3$.

3. Относительная молекулярная масса ($M_r$) соединения равна сумме относительных атомных масс ($A_r$) всех атомов, входящих в состав молекулы. Используем округленные значения атомных масс из Периодической системы: $A_r(C) = 12$, $A_r(H) = 1$, $A_r(P) = 31$, $A_r(O) = 16$.

а) C₃H₈

Решение

$M_r(C_3H_8) = 3 \times A_r(C) + 8 \times A_r(H) = 3 \times 12 + 8 \times 1 = 36 + 8 = 44$.

Ответ: 44.

б) H₃PO₄

Решение

$M_r(H_3PO_4) = 3 \times A_r(H) + 1 \times A_r(P) + 4 \times A_r(O) = 3 \times 1 + 1 \times 31 + 4 \times 16 = 3 + 31 + 64 = 98$.

Ответ: 98.

4. Дано:

Соединение $C_3H_8$.

Найти:

Массовые доли углерода ($\omega(C)$) и водорода ($\omega(H)$).

Решение:

Массовая доля элемента ($\omega$) в соединении вычисляется по формуле: $\omega(Э) = \frac{n \times A_r(Э)}{M_r(\text{соединения})} \times 100\%$, где $n$ — число атомов элемента в молекуле, $A_r(Э)$ — его относительная атомная масса, $M_r(\text{соединения})$ — относительная молекулярная масса соединения.

1. Находим относительную молекулярную массу $C_3H_8$ (из задания 3): $M_r(C_3H_8) = 44$.

2. Рассчитываем массовую долю углерода (C): $\omega(C) = \frac{3 \times A_r(C)}{M_r(C_3H_8)} = \frac{3 \times 12}{44} = \frac{36}{44} \approx 0.8182$. В процентах: $0.8182 \times 100\% = 81.82\%$.

3. Рассчитываем массовую долю водорода (H): $\omega(H) = \frac{8 \times A_r(H)}{M_r(C_3H_8)} = \frac{8 \times 1}{44} = \frac{8}{44} \approx 0.1818$. В процентах: $0.1818 \times 100\% = 18.18\%$.

Проверка: $81.82\% + 18.18\% = 100\%$.

Ответ: Массовая доля углерода $\omega(C) \approx 81.82\%$, массовая доля водорода $\omega(H) \approx 18.18\%$.

5. Количество вещества ($n$) вычисляется по формуле $n = \frac{m}{M}$, где $m$ — масса вещества, а $M$ — его молярная масса.

а) в навеске меди массой 6,4 г

Дано:

$m(Cu) = 6.4$ г

Найти:

$n(Cu)$

Решение:

Молярная масса меди $M(Cu)$ численно равна ее относительной атомной массе. $A_r(Cu) \approx 64$. Следовательно, $M(Cu) = 64$ г/моль.

$n(Cu) = \frac{m(Cu)}{M(Cu)} = \frac{6.4 \text{ г}}{64 \text{ г/моль}} = 0.1 \text{ моль}$.

Ответ: 0.1 моль.

б) в порции молекулярного водорода массой 10 г

Дано:

$m(H_2) = 10$ г

Найти:

$n(H_2)$

Решение:

Молекулярный водород имеет формулу $H_2$. Его молярная масса $M(H_2)$ состоит из двух атомов водорода: $M(H_2) = 2 \times M(H) = 2 \times 1$ г/моль = 2 г/моль.

$n(H_2) = \frac{m(H_2)}{M(H_2)} = \frac{10 \text{ г}}{2 \text{ г/моль}} = 5 \text{ моль}$.

Ответ: 5 моль.

6. Дано:

$n(CO_2) = 3$ моль

Найти:

$m(CO_2)$

Решение:

Масса вещества ($m$) вычисляется по формуле $m = n \times M$, где $n$ — количество вещества, а $M$ — его молярная масса.

1. Вычислим молярную массу углекислого газа ($CO_2$): $M(CO_2) = M(C) + 2 \times M(O) = 12 \text{ г/моль} + 2 \times 16 \text{ г/моль} = 44 \text{ г/моль}$.

2. Вычислим массу 3 моль $CO_2$: $m(CO_2) = n(CO_2) \times M(CO_2) = 3 \text{ моль} \times 44 \text{ г/моль} = 132 \text{ г}$.

Ответ: 132 г.

7. Химические явления (или химические реакции) — это процессы, в результате которых одни вещества превращаются в другие, новые вещества, отличающиеся по составу и свойствам. Ключевым признаком химического явления является изменение состава вещества, то есть перегруппировка атомов с образованием новых молекул.

Примеры химических явлений:

• горение свечи (парафин реагирует с кислородом, образуя углекислый газ и воду);
• ржавление железа (железо взаимодействует с кислородом и водой, образуя ржавчину);
• гашение соды уксусом (гидрокарбонат натрия реагирует с уксусной кислотой с выделением углекислого газа).

Изменение агрегатного состояния вещества не является химической реакцией, так как это физическое явление. При переходе из одного агрегатного состояния в другое (например, таяние льда, кипение воды, замерзание воды) химический состав вещества не меняется. Молекулы воды ($H_2O$) остаются теми же, изменяется лишь расстояние между ними и энергия их движения. Новые вещества с новыми свойствами не образуются, поэтому это не химическая реакция.

Ответ: Химические явления — это процессы превращения одних веществ в другие, отличающиеся по составу и свойствам. Примеры: горение, ржавление. Изменение агрегатного состояния не является химической реакцией, так как при этом не изменяется состав вещества (не образуются новые вещества), а меняется лишь расположение и характер движения его частиц.