Страница 10 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

Задания с развёрнутым ответом

13. Впишите формулы соответствующих веществ в схему

оксид азота(V) $ \to $ гидроксид $ \to $ соль

Укажите характер оксида и гидроксида. Назовите соль.

Решение

Впишите формулы соответствующих веществ в схему
Заданная схема генетической связи: оксид азота(V) → гидроксид → соль.
1. Оксид азота(V). В названии указана валентность (или степень окисления) азота, равная V (+5). Кислород в оксидах имеет степень окисления -2. Чтобы составить формулу, уравняем суммарные степени окисления. Наименьшее общее кратное для 5 и 2 равно 10. Следовательно, необходимо взять 2 атома азота ($2 \cdot (+5) = +10$) и 5 атомов кислорода ($5 \cdot (-2) = -10$). Формула оксида азота(V): $N_2O_5$.
2. Гидроксид. Оксид азота(V) является кислотным оксидом, так как образован неметаллом в высокой степени окисления. Кислотным оксидам соответствуют кислоты (которые являются гидроксидами неметаллов). Чтобы получить соответствующую кислоту, нужно к оксиду добавить воду: $N_2O_5 + H_2O \rightarrow 2HNO_3$ Следовательно, искомый гидроксид — это азотная кислота, формула которой $HNO_3$.
3. Соль. Соли образуются при взаимодействии кислот с основаниями, основными оксидами или металлами. Для получения соли из азотной кислоты можно провести реакцию нейтрализации с каким-либо основанием, например, с гидроксидом натрия ($NaOH$): $HNO_3 + NaOH \rightarrow NaNO_3 + H_2O$ Образовавшаяся соль — нитрат натрия, её формула $NaNO_3$.
Итоговая схема превращений, заполненная формулами: $N_2O_5 \rightarrow HNO_3 \rightarrow NaNO_3$.
Ответ: $N_2O_5 \rightarrow HNO_3 \rightarrow NaNO_3$ (в качестве соли можно указать любой другой нитрат, например, нитрат калия $KNO_3$ или нитрат кальция $Ca(NO_3)_2$).

Укажите характер оксида и гидроксида
- Оксид азота(V), $N_2O_5$. Это оксид, образованный неметаллом (азотом), в котором неметалл проявляет высокую степень окисления (+5). Такие оксиды обладают ярко выраженными кислотными свойствами. Следовательно, $N_2O_5$ — это кислотный оксид.
- Гидроксид, $HNO_3$. Соответствующий оксиду $N_2O_5$ гидроксид — это азотная кислота. Азотная кислота является сильной одноосновной кислотой, поэтому её характер — кислотный.
Ответ: Характер оксида $N_2O_5$ — кислотный. Характер гидроксида $HNO_3$ — кислотный.

Назовите соль
Соль, полученная в примере выше ($NaNO_3$), состоит из катиона натрия ($Na^+$) и аниона азотной кислоты — нитрат-иона ($NO_3^-$). Название соли строится из названия аниона и названия катиона в родительном падеже.
Ответ: Нитрат натрия.

14. Напишите по одному примеру формул:

а) кислот;

б) солей, имеющих одинаковый качественный, но разный количественный состав. Приведите названия веществ.

а) Заданному условию удовлетворяют, например, сернистая и серная кислоты. Обе они имеют одинаковый качественный состав, так как состоят из одних и тех же химических элементов: водорода (H), серы (S) и кислорода (O). Однако их количественный состав различен, поскольку молекулы этих кислот содержат разное число атомов кислорода.
Ответ: $H_2SO_3$ — сернистая кислота, и $H_2SO_4$ — серная кислота.

б) В качестве примера солей можно привести сульфит натрия и сульфат натрия. Они имеют одинаковый качественный состав, так как состоят из атомов натрия (Na), серы (S) и кислорода (O). Количественный состав различается из-за разного числа атомов кислорода в составе солей.
Ответ: $Na_2SO_3$ — сульфит натрия, и $Na_2SO_4$ — сульфат натрия.

1. К сложным веществам относят каждое из двух веществ:

1) кислород ($O_2$) и хлорид натрия ($NaCl$)

2) углекислый газ ($CO_2$) и воду ($H_2O$)

3) кальций ($Ca$) и оксид магния ($MgO$)

4) фосфорную кислоту ($H_3PO_4$) и пластическую серу ($S$)

Для ответа на этот вопрос необходимо определить, какие вещества являются простыми, а какие — сложными.

Простые вещества — это вещества, которые состоят из атомов только одного химического элемента. Примерами могут служить кислород ($O_2$), железо ($Fe$), озон ($O_3$). Разные формы простого вещества, образованные одним и тем же элементом, называются аллотропными модификациями (например, алмаз и графит для углерода; ромбическая и пластическая сера для серы).

Сложные вещества (химические соединения) — это вещества, которые состоят из атомов двух или более различных химических элементов, соединенных химическими связями. Примерами являются вода ($H_2O$), углекислый газ ($CO_2$), серная кислота ($H_2SO_4$).

Рассмотрим каждую предложенную пару веществ:

1) кислород и хлорид натрия

Кислород (молекулярная формула $O_2$) является простым веществом, так как состоит только из атомов элемента кислорода.Хлорид натрия (формула $NaCl$) является сложным веществом, так как состоит из атомов двух разных элементов: натрия и хлора.Поскольку одно из веществ простое, данный вариант не является верным.

2) углекислый газ и воду

Углекислый газ (формула $CO_2$) является сложным веществом, так как состоит из атомов двух разных элементов: углерода и кислорода.Вода (формула $H_2O$) является сложным веществом, так как состоит из атомов двух разных элементов: водорода и кислорода.Оба вещества в этой паре являются сложными. Следовательно, этот вариант правильный.

3) кальций и оксид магния

Кальций (химический символ $Ca$) является простым веществом (металл), так как состоит только из атомов элемента кальция.Оксид магния (формула $MgO$) является сложным веществом, так как состоит из атомов двух разных элементов: магния и кислорода.Поскольку одно из веществ простое, данный вариант не является верным.

4) фосфорную кислоту и пластическую серу

Фосфорная кислота (формула $H_3PO_4$) является сложным веществом, так как состоит из атомов трех разных элементов: водорода, фосфора и кислорода.Пластическая сера является аллотропной модификацией серы (химический символ $S$), то есть это простое вещество, состоящее только из атомов элемента серы.Поскольку одно из веществ простое, данный вариант не является верным.

Ответ: 2

2. Формулы гидрида кальция и фосфида кальция соответственно

1) $CaO$ и $CaHPO_4$

2) $CaH_2$ и $Ca_3P_2$

3) $CaH_2$ и $Ca_3(PO_4)_2$

4) $Ca_3P_2$ и $Ca(OH)_2$

Решение

Для того чтобы правильно составить формулы химических соединений, необходимо определить степени окисления элементов, входящих в их состав. Молекула любого соединения электронейтральна, поэтому алгебраическая сумма степеней окисления всех атомов в молекуле равна нулю.

Определение формулы гидрида кальция

Гидрид кальция — это бинарное соединение, состоящее из атомов кальция (Ca) и водорода (H). Кальций — щелочноземельный металл, находится во IIА группе периодической системы и в соединениях всегда проявляет степень окисления $+2$. Водород в гидридах металлов имеет степень окисления $-1$. Пусть формула гидрида кальция будет $Ca_xH_y$. Составим уравнение для баланса степеней окисления: $x \cdot (+2) + y \cdot (-1) = 0$ Чтобы сумма была равна нулю, на один атом кальция со степенью окисления $+2$ должно приходиться два атома водорода со степенью окисления $-1$. Таким образом, $x=1$ и $y=2$. Формула гидрида кальция: $CaH_2$.

Определение формулы фосфида кальция

Фосфид кальция — это бинарное соединение, состоящее из атомов кальция (Ca) и фосфора (P). Степень окисления кальция, как было установлено, равна $+2$. Фосфор находится в VA группе периодической системы. В соединениях с металлами (фосфидах) он проявляет свою низшую (отрицательную) степень окисления, которая равна $-3$. Пусть формула фосфида кальция будет $Ca_xP_y$. Составим уравнение для баланса степеней окисления: $x \cdot (+2) + y \cdot (-3) = 0$ Для нахождения простейших целых чисел $x$ и $y$ найдем наименьшее общее кратное для абсолютных значений степеней окисления (2 и 3), которое равно 6. Чтобы получить суммарный положительный заряд $+6$, необходимо взять 3 атома кальция ($3 \cdot (+2) = +6$). Чтобы получить суммарный отрицательный заряд $-6$, необходимо взять 2 атома фосфора ($2 \cdot (-3) = -6$). Таким образом, $x=3$ и $y=2$. Формула фосфида кальция: $Ca_3P_2$.

Выбор правильного ответа

В задании требуется найти пару формул, соответствующих гидриду кальция и фосфиду кальция. Мы установили, что это $CaH_2$ и $Ca_3P_2$. Сравним наш результат с предложенными вариантами:

• 1) $CaO$ и $CaHPO_4$ — неверно. Это оксид кальция и гидрофосфат кальция.
• 2) $CaH_2$ и $Ca_3P_2$ — верно. Это гидрид кальция и фосфид кальция.
• 3) $CaH_2$ и $Ca_3(PO_4)_2$ — неверно. Второе вещество — фосфат кальция.
• 4) $Ca_3P_2$ и $Ca(OH)_2$ — неверно. Второе вещество — гидроксид кальция.

Правильная пара формул приведена в варианте ответа 2.

Ответ: 2

3. Выберите формулу амфотерного оксида.

1) $FeO$

2) $Al_2O_3$

3) $CO_2$

4) $NO_2$

Решение

Амфотерными оксидами называют оксиды, которые проявляют двойственные химические свойства: они способны реагировать как с кислотами (проявляя себя как основания), так и с основаниями (проявляя себя как кислоты). В результате таких реакций образуются соль и вода. Чтобы выбрать амфотерный оксид из предложенных, проанализируем каждый вариант.

1) FeO – оксид железа(II). Оксиды металлов в низких степенях окисления (таких как +2) обычно являются основными. Оксид железа(II) реагирует с кислотами, но не вступает в реакцию с основаниями.
$FeO + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2O$
Следовательно, $FeO$ является основным оксидом.

2) Al₂O₃ – оксид алюминия. Это классический пример амфотерного оксида. Он реагирует и с кислотами, и с сильными основаниями (щелочами).
При реакции с кислотой $Al_2O_3$ проявляет основные свойства:
$Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O$
При реакции со щелочью $Al_2O_3$ проявляет кислотные свойства:
$Al_2O_3 + 2NaOH + 3H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4]$ (тетрагидроксоалюминат натрия)
Так как оксид алюминия обладает двойственными свойствами, он является амфотерным.

3) CO₂ – оксид углерода(IV), или углекислый газ. Это оксид неметалла, который является типичным кислотным оксидом. Он реагирует с основаниями, образуя соли угольной кислоты (карбонаты), но не реагирует с кислотами.
$CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$
Следовательно, $CO_2$ – кислотный оксид.

4) NO₂ – оксид азота(IV), или диоксид азота. Это также оксид неметалла, относящийся к кислотным оксидам. Он является смешанным ангидридом, так как при реакции со щелочью образует соли двух кислот — азотной ($HNO_3$) и азотистой ($HNO_2$).
$2NO_2 + 2KOH \rightarrow KNO_3 + KNO_2 + H_2O$
Следовательно, $NO_2$ – кислотный оксид.

Таким образом, единственным амфотерным оксидом в данном перечне является оксид алюминия.

Ответ: 2) $Al_2O_3$.

4. Укажите оксид, не взаимодействующий со щелочами.

1) оксид бария

2) оксид углерода(IV)

3) оксид цинка

4) оксид фосфора(V)

Решение

Для ответа на вопрос необходимо определить химические свойства каждого из предложенных оксидов. Щелочи — это растворимые в воде основания. Они реагируют с кислотными и амфотерными оксидами, но не реагируют с основными оксидами, так как и те, и другие являются основаниями по своей природе (или проявляют основные свойства).

Рассмотрим каждый вариант:

1) оксид бария

Оксид бария ($BaO$) — это оксид металла главной подгруппы II группы (щелочноземельного металла). Такие оксиды являются основными. Основные оксиды не взаимодействуют с основаниями, к которым относятся и щелочи.
$BaO + NaOH \rightarrow$ реакция не протекает.

2) оксид углерода(IV)

Оксид углерода(IV) ($CO_2$), или углекислый газ, — это оксид неметалла, который является кислотным оксидом. Кислотные оксиды реагируют со щелочами, образуя соль и воду (реакция нейтрализации). Например, с гидроксидом натрия:
$CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$

3) оксид цинка

Оксид цинка ($ZnO$) — это амфотерный оксид. Амфотерные оксиды способны реагировать как с кислотами, так и со щелочами. При взаимодействии со щелочью оксид цинка проявляет кислотные свойства, образуя комплексную соль (в растворе) или среднюю соль (при сплавлении). Например, с раствором гидроксида натрия:
$ZnO + 2NaOH + H_2O \rightarrow Na_2[Zn(OH)_4]$ (тетрагидроксоцинкат натрия)

4) оксид фосфора(V)

Оксид фосфора(V) ($P_2O_5$) — это оксид неметалла, являющийся типичным кислотным оксидом (ангидрид фосфорной кислоты). Он активно реагирует со щелочами с образованием соли (фосфата) и воды. Например, с гидроксидом калия:
$P_2O_5 + 6KOH \rightarrow 2K_3PO_4 + 3H_2O$

Таким образом, единственный оксид из списка, который не будет взаимодействовать со щелочами, это основный оксид бария.

Ответ: 1) оксид бария.

5. Оксид железа(II) — это оксид

1) солеобразующий, амфотерный

2) солеобразующий, кислотный

3) солеобразующий, основной

4) несолеобразующий

Решение

Оксид железа(II) — это химическое соединение железа с кислородом, в котором железо имеет степень окисления +2. Его химическая формула — $FeO$.

Для определения типа оксида необходимо проанализировать его химические свойства. Все оксиды делятся на две основные группы:

• Солеобразующие — оксиды, которые при взаимодействии с кислотами или основаниями образуют соли. Они, в свою очередь, подразделяются на:
  • Оснóвные оксиды — оксиды металлов в низких степенях окисления (обычно +1, +2), которые реагируют с кислотами.
  • Кислотные оксиды — оксиды неметаллов и металлов в высоких степенях окисления (обычно от +5 и выше), которые реагируют с основаниями.
  • Амфотерные оксиды — оксиды металлов в промежуточных степенях окисления (обычно +3, +4, а также некоторые в +2, например $ZnO, BeO$), которые реагируют и с кислотами, и с основаниями.
• Несолеобразующие (безразличные) — оксиды, которые не образуют солей при реакции ни с кислотами, ни с основаниями (например, $CO, NO, N_2O$).

Оксид железа(II), $FeO$, является оксидом металла в степени окисления +2. Такие оксиды, как правило, являются оснóвными. Чтобы это подтвердить, рассмотрим его реакцию с кислотой, например, с серной кислотой ($H_2SO_4$):

$FeO + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2O$

В результате реакции образуются соль (сульфат железа(II)) и вода. Это доказывает, что $FeO$ является солеобразующим и проявляет оснóвные свойства.

Следовательно, оксид железа(II) — это солеобразующий, оснóвный оксид.

Анализ вариантов ответа:

1. солеобразующий, амфотерный – Неверно. Амфотерным является оксид железа(III), $Fe_2O_3$.
2. солеобразующий, кислотный – Неверно. $FeO$ – оснóвный оксид.
3. солеобразующий, оснóвный – Верно.
4. несолеобразующий – Неверно, так как $FeO$ образует соли.

Ответ: 3