Страница 41 - гдз по химии 8 класс учебник Рудзитис, Фельдман

Лабораторный опыт. Ознакомление с образцами простых и сложных веществ

Даны подписанные образцы простых и сложных веществ. Расположите отдельно в один ряд простые вещества, а в другой — сложные вещества. Простые вещества разделите на металлы и неметаллы. Ответ оформите в виде таблицы.

Решение

Суть лабораторного опыта заключается в классификации веществ на основе их состава. Все вещества делятся на две основные группы: простые и сложные.

Простые вещества — это вещества, которые состоят из атомов только одного химического элемента. Например, железо ($Fe$) состоит только из атомов железа, а газ кислород ($O_2$) — только из атомов кислорода. Простые вещества химическими методами нельзя разложить на еще более простые.

Простые вещества, в свою очередь, делятся на металлы и неметаллы на основании их физических и химических свойств.

• Металлы — это простые вещества, которые в обычных условиях обладают характерными свойствами: металлическим блеском, высокой тепло- и электропроводностью, ковкостью и пластичностью. Примеры: железо ($Fe$), медь ($Cu$), цинк ($Zn$).
• Неметаллы — это простые вещества, которые не обладают типичными свойствами металлов. Они могут быть газами (кислород $O_2$), жидкостями (бром $Br_2$) или хрупкими твердыми веществами (сера $S$, углерод $C$).

Сложные вещества (химические соединения) — это вещества, которые состоят из атомов двух или более разных химических элементов. Например, вода ($H_2O$) состоит из атомов водорода и кислорода, а поваренная соль ($NaCl$) — из атомов натрия и хлора. Сложные вещества можно разложить на более простые вещества (в том числе простые) с помощью химических реакций.

Так как в условии задачи не приведён конкретный список веществ, для примера возьмём следующий набор образцов, часто используемый на уроках химии: железо (стружка), медь (проволока), сера (порошок), углерод (графит), вода, поваренная соль, сахар, песок.

Рассортируем эти вещества и представим результат в виде таблицы, как указано в задании.

Ответ: На основании химического состава вещества были разделены на две группы. Простые вещества (состоят из атомов одного элемента) были разделены на металлы (железо, медь) и неметаллы (сера, углерод). Сложные вещества (состоят из атомов разных элементов) были отнесены в отдельную группу (вода, поваренная соль, сахар, песок). Итоговая классификация представлена в таблице.

1. Что называют химическим элементом?

Химический элемент — это совокупность атомов, которые характеризуются одинаковым положительным зарядом ядра. Заряд ядра атома определяется количеством протонов в нём и является основной характеристикой элемента, называемой атомным номером (обозначается как $Z$).

Все атомы одного и того же химического элемента имеют одинаковое число протонов, но могут отличаться по числу нейтронов. Такие разновидности атомов одного элемента называются изотопами. Например, элемент водород (H) всегда имеет один протон ($Z=1$), но его изотопы могут содержать 0 нейтронов (протий, $^{1}\text{H}$), 1 нейтрон (дейтерий, $^{2}\text{H}$) или 2 нейтрона (тритий, $^{3}\text{H}$). Несмотря на разную массу, все они относятся к химическому элементу водороду, так как их химические свойства определяются именно зарядом ядра (числом протонов) и строением электронной оболочки.

Химические элементы являются фундаментальными компонентами, из которых состоят все простые и сложные вещества. Каждый элемент имеет уникальное название, химический символ (например, O для кислорода, Fe для железа) и занимает определённую ячейку в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева, упорядоченную по возрастанию атомного номера.

Ответ: Химический элемент — это вид атомов с одинаковым положительным зарядом ядра, то есть с одинаковым количеством протонов.

2. Как вы думаете, можно ли говорить о физических свойствах химического элемента? А о физических свойствах простого вещества?

О физических свойствах химического элемента

Говорить о физических свойствах химического элемента, как правило, некорректно. Химический элемент — это абстрактное понятие, которое определяет совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра. Это не вещество, которое можно потрогать или измерить его макроскопические свойства, такие как температура плавления, плотность, цвет или твёрдость.

Многие химические элементы могут существовать в виде нескольких простых веществ, называемых аллотропными модификациями, которые обладают совершенно разными физическими свойствами. Классическим примером является химический элемент углерод (C). Он образует такие простые вещества, как:

• Алмаз: прозрачное, чрезвычайно твёрдое вещество, не проводит электрический ток.
• Графит: непрозрачное, мягкое вещество серо-чёрного цвета с металлическим блеском, хорошо проводит электрический ток.

Поскольку алмаз и графит имеют кардинально различные физические свойства, невозможно приписать какое-то одно значение твёрдости или электропроводности самому «химическому элементу» углероду. Однако для химического элемента характерны свойства его атомов: атомная масса, радиус атома, энергия ионизации, электроотрицательность. Эти величины являются физическими характеристиками, но на атомарном, а не на макроскопическом уровне.

Ответ: Нет, о макроскопических физических свойствах (таких как плотность, температура кипения, цвет) химического элемента говорить нельзя, так как элемент — это абстрактное понятие, а не конкретное вещество. Один и тот же элемент может образовывать простые вещества с совершенно разными свойствами.

О физических свойствах простого вещества

Говорить о физических свойствах простого вещества не только можно, но и необходимо. Простое вещество — это конкретная форма существования химического элемента. Это вещество, состоящее из атомов только одного элемента, которое можно наблюдать, измерять и характеризовать.

Каждое простое вещество (например, железо, кислород в виде газа $O_2$, озон $O_3$, алмаз, графит) обладает своим уникальным набором физических свойств при определённых условиях (температуре и давлении). Мы можем измерить:

• Температуру плавления и кипения железа.
• Плотность и цвет газообразного хлора.
• Твёрдость и показатель преломления алмаза.
• Электропроводность и температуру возгонки графита.

Именно эти свойства позволяют нам различать вещества, определять их чистоту и находить им применение.

Ответ: Да, можно и нужно говорить о физических свойствах простого вещества, так как это конкретная материальная форма со своими измеримыми и постоянными характеристиками.

3. Составьте и напишите два предложения, в одном из которых речь шла бы о кислороде как о простом веществе, а в другом — как о химическом элементе.

Кислород как простое вещество

В данном контексте речь идет о кислороде как о конкретном веществе, которое можно наблюдать, измерить его свойства или использовать. Простое вещество кислород представляет собой газ ($O_2$), состоящий из двухатомных молекул, который необходим для дыхания и поддерживает горение. Предложение должно описывать кислород с точки зрения его физических свойств, применения или участия в реакциях как самостоятельного вещества.

Ответ: Для дыхания под водой аквалангисты используют баллоны со сжатым кислородом.

Кислород как химический элемент

Здесь речь идет о кислороде как о виде атомов (обозначение $O$), занимающем определенное место в периодической таблице. Как химический элемент, кислород входит в состав множества сложных веществ, таких как вода, оксиды, кислоты, органические соединения. Предложение должно указывать на нахождение атомов кислорода в составе других соединений.

Ответ: В состав молекулы воды ($H_2O$) входят два атома водорода и один атом кислорода.

1. О водороде как о простом веществе речь идёт в утверждении

1) водород входит в состав воды

2) водород легче воздуха

Решение

Для правильного ответа на вопрос необходимо понимать разницу между понятиями "химический элемент" и "простое вещество".
Химический элемент — это совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра. Когда речь идет о составе сложного вещества (например, воды), имеется в виду, какие химические элементы образуют это вещество.
Простое вещество — это форма существования химического элемента в свободном состоянии. Простое вещество обладает конкретными физическими свойствами (например, плотностью, цветом, агрегатным состоянием).

Проанализируем каждое утверждение:

1) водород входит в состав воды
В этом предложении речь идет о водороде как о химическом элементе. Вода — это сложное вещество с химической формулой $H_2O$. Утверждение указывает на то, что атомы элемента водорода являются частью молекулы воды. Здесь не описываются свойства газа водорода ($H_2$) как отдельного вещества.

2) водород легче воздуха
В этом предложении описывается физическое свойство — плотность. Свойство "быть легче воздуха" присуще простому веществу водороду (газу $H_2$), а не абстрактному химическому элементу. Мы сравниваем плотность газа водорода с плотностью воздуха (смеси газов). Следовательно, здесь речь идет о водороде именно как о простом веществе.

Ответ: 2

2. Установите соответствие между понятием и его определением.

1) химический элемент

2) простое вещество

3) сложное вещество

А. вещество, состоящее из атомов одного химического элемента

Б. определённый вид атомов

В. вещество, состоящее из атомов разных химических элементов

1) химический элемент – это фундаментальное понятие, определяющее совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра (то есть с одинаковым количеством протонов). Таким образом, химический элемент представляет собой определённый вид атомов. Например, все атомы, в ядре которых содержится 8 протонов, являются атомами химического элемента кислорода. Этому понятию соответствует определение Б. Ответ: Б.

2) простое вещество – это вещество, которое состоит из атомов только одного химического элемента. Атомы могут быть соединены в молекулы (как, например, в кислороде $O_2$ или озоне $O_3$) или образовывать кристаллическую решётку (как в алмазе $C$ или железе $Fe$). Ключевым признаком является то, что в состав вещества входят атомы лишь одного элемента. Этому понятию соответствует определение А. Ответ: А.

3) сложное вещество – это вещество, образованное атомами двух или более разных химических элементов, которые химически связаны между собой. Состав сложных веществ выражается химической формулой, показывающей соотношение элементов, например, вода ($H_2O$) состоит из атомов водорода и кислорода, а углекислый газ ($CO_2$) – из атомов углерода и кислорода. Этому понятию соответствует определение В. Ответ: В.