Страница 103 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

6. Оксид углерода(II)

1) газ с характерным запахом (н. у.)

2) токсичен

3) имеет слабую окраску

4) нерастворим в воде

Решение

Оксид углерода(II), химическая формула которого $CO$, также известен как угарный газ. Это несолеобразующий оксид. Чтобы выбрать верное утверждение, необходимо проанализировать физические и химические свойства этого вещества.

1) газ с характерным запахом (н. у.)
Данное утверждение неверно. Оксид углерода(II) при нормальных условиях (н. у.) является газом, но он не имеет ни цвета, ни запаха, ни вкуса. Именно отсутствие запаха делает его особенно опасным, так как человек не может почувствовать его присутствие в воздухе.

2) токсичен
Это утверждение является верным. Оксид углерода(II) — это очень ядовитое вещество. Его токсическое действие основано на том, что он образует с гемоглобином крови очень прочное соединение — карбоксигемоглобин. Сродство гемоглобина к угарному газу в 200–300 раз выше, чем к кислороду ($O_2$). В результате этого процесса гемоглобин теряет способность переносить кислород от лёгких к тканям организма, что приводит к кислородному голоданию (гипоксии) и может вызвать тяжёлое отравление или смерть.

3) имеет слабую окраску
Это утверждение неверно. Как было указано выше, угарный газ является бесцветным.

4) нерастворим в воде
Это утверждение не совсем точно. Оксид углерода(II) плохо, но всё же растворяется в воде (его растворимость составляет примерно 2.3 мл в 100 мл воды при 20°C). Поэтому его классифицируют как малорастворимый, а не полностью нерастворимый газ. По сравнению с утверждением о токсичности, которое является абсолютно верным и ключевым свойством $CO$, данный пункт менее корректен.

Таким образом, единственное полностью верное и наиболее важное свойство из перечисленных — это токсичность оксида углерода(II).

Ответ: 2

7. $CO_2$ реагирует с каждым из двух веществ:

1) $H_2O$ и $P_2O_5$

2) $O_2$ и $SO_2$

3) $H_2O$ и $Ca(OH)_2$

4) $H_3PO_4$ и $H_2$

Решение

Оксид углерода(IV), химическая формула которого $CO_2$, является кислотным оксидом. Чтобы определить правильный ответ, нужно проанализировать его взаимодействие с каждой из предложенных пар веществ. Кислотные оксиды реагируют с водой, основаниями и основными оксидами, но, как правило, не реагируют с кислотами и другими кислотными оксидами.

Рассмотрим поочерёдно каждый вариант.

1) водой и оксидом фосфора(V)
Оксид углерода(IV) обратимо реагирует с водой ($H_2O$), образуя слабую угольную кислоту:
$CO_2 + H_2O \rightleftharpoons H_2CO_3$
Однако оксид фосфора(V) ($P_2O_5$) также является кислотным оксидом. Два кислотных оксида друг с другом не взаимодействуют. Таким образом, этот вариант не подходит.

2) кислородом и оксидом серы(IV)
В молекуле $CO_2$ углерод находится в своей высшей степени окисления (+4), поэтому он не может быть окислен кислородом ($O_2$). Реакция не идёт.
Оксид серы(IV) ($SO_2$) также является кислотным оксидом и не реагирует с $CO_2$. Этот вариант также не подходит.

3) водой и гидроксидом кальция
Как было указано выше, $CO_2$ реагирует с водой.
Гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) является основанием (щёлочью). Кислотный оксид $CO_2$ вступает с ним в реакцию нейтрализации с образованием соли и воды:
$CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$
Поскольку оксид углерода(IV) реагирует с обоими веществами, этот вариант является верным.

4) фосфорной кислотой и водородом
$CO_2$ как кислотный оксид не реагирует с другими кислотами, в том числе и с фосфорной ($H_3PO_4$).
Реакция $CO_2$ с водородом ($H_2$) возможна, но только при очень жёстких условиях (высокая температура, давление, наличие катализаторов), которые в рамках стандартных химических взаимодействий не рассматриваются. Следовательно, этот вариант не подходит.

Ответ: 3

8. Углекислый газ в лаборатории получают

1) сжиганием спирта

2) окислением оксида углерода(II)

3) взаимодействием карбоната кальция с соляной кислотой

4) сжиганием угля

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать каждый из предложенных способов получения углекислого газа ($CO_2$) с точки зрения его применимости в лабораторных условиях.

1) сжиганием спирта
Горение спирта, например, этанола, действительно приводит к образованию углекислого газа и воды. Уравнение реакции: $C_2H_5OH + 3O_2 \rightarrow 2CO_2 + 3H_2O$. Однако этот метод не является типичным лабораторным способом получения $CO_2$, так как образуется смесь газов, которую необходимо очищать от паров воды и избыточного кислорода. Кроме того, процесс горения сложно контролировать для получения определенного количества газа.

2) окислением оксида углерода(II)
Окисление угарного газа ($CO$) кислородом приводит к образованию углекислого газа: $2CO + O_2 \rightarrow 2CO_2$. Этот метод не применяется в стандартной лабораторной практике из-за высокой токсичности исходного реагента — оксида углерода(II). Работа с ним требует особых мер предосторожности.

3) взаимодействием карбоната кальция с соляной кислотой
Это классический и самый распространенный лабораторный способ получения углекислого газа. Взаимодействие карбоната кальция ($CaCO_3$), который обычно берут в виде мрамора или мела, с соляной кислотой ($HCl$) приводит к выделению $CO_2$. Реакция протекает при комнатной температуре, ее легко контролировать, и она не требует сложного оборудования (часто для этого используют аппарат Киппа). Уравнение реакции: $CaCO_3(тв) + 2HCl(р-р) \rightarrow CaCl_2(р-р) + H_2O(ж) + CO_2\uparrow$. Этот метод является удобным, доступным и относительно безопасным.

4) сжиганием угля
Сжигание угля, основным компонентом которого является углерод, в кислороде ($C + O_2 \rightarrow CO_2$) является крупномасштабным промышленным процессом, но не лабораторным методом. Он требует высоких температур и дает на выходе газ с большим количеством примесей (оксиды серы, азота и др.), которые необходимо удалять.

Таким образом, стандартным лабораторным способом получения углекислого газа из перечисленных является реакция между карбонатом кальция и соляной кислотой.

Ответ: 3

9. Прибор, с помощью которого можно получить и собрать углекислый газ, изображён на рисунке

1) а

2) б

3) в

4) г

Чтобы выбрать правильный прибор для получения и сбора углекислого газа, необходимо проанализировать стандартный лабораторный метод его синтеза и его физические свойства.

1. Способ получения углекислого газа.
В лаборатории углекислый газ ($CO_2$) чаще всего получают взаимодействием карбоната кальция ($CaCO_3$, например, в виде мрамора) с соляной кислотой ($HCl$). Уравнение реакции: $$ CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2 \uparrow $$ Эта реакция происходит при комнатной температуре между твердым веществом и жидкостью, не требуя нагревания. Прибор на рисунке а (пробирка с капельной воронкой и газоотводной трубкой) идеально подходит для такого процесса. Приборы на рисунках в и г предполагают нагревание исходных веществ, что не соответствует данному методу.

2. Способ сбора углекислого газа.
Способ сбора газа зависит от его плотности по отношению к воздуху и растворимости в воде.

• Плотность: Молярная масса $CO_2$ составляет $M(CO_2) = 12 + 2 \cdot 16 = 44$ г/моль. Средняя молярная масса воздуха — около $29$ г/моль. Поскольку углекислый газ значительно тяжелее воздуха ($44 > 29$), его собирают методом вытеснения воздуха, помещая пробирку-приемник отверстием вверх и опуская газоотводную трубку на дно. Этот способ показан на рисунках а, б и в.
• Растворимость: Углекислый газ частично растворяется в воде, поэтому метод сбора над водой (вытеснением воды), показанный на рисунке г, для него не подходит, так как это приведет к потерям газа.

Вывод.
Сопоставив методы получения и сбора, можно заключить, что только установка, изображенная на рисунке а, корректно отражает оба процесса: получение $CO_2$ из твердого вещества и жидкости без нагрева и его сбор методом вытеснения воздуха в сосуд, расположенный отверстием вверх.

Ответ: 1) а