Страница 123 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

1. Наиболее выражены металлические свойства

1) у натрия

2) у марганца

3) у алюминия

4) у никеля

Металлические свойства — это способность атомов химического элемента отдавать электроны с внешнего энергетического уровня. Эта способность закономерно изменяется в периодической системе элементов Д.И. Менделеева:

• В периоде (горизонтальном ряду) при движении слева направо металлические свойства ослабевают. Это связано с увеличением заряда ядра и числа валентных электронов, что усиливает их притяжение к ядру.
• В группе (вертикальном столбце), особенно в главных подгруппах, при движении сверху вниз металлические свойства усиливаются. Это происходит из-за увеличения радиуса атома, в результате чего валентные электроны находятся дальше от ядра и слабее с ним связаны.

Рассмотрим положение предложенных элементов в периодической таблице:

• Натрий (Na) — элемент 3-го периода, I группы, главной подгруппы. Является щелочным металлом.
• Марганец (Mn) — элемент 4-го периода, VII группы, побочной подгруппы. Является переходным металлом.
• Алюминий (Al) — элемент 3-го периода, III группы, главной подгруппы.
• Никель (Ni) — элемент 4-го периода, VIII группы, побочной подгруппы. Является переходным металлом.

Сравним элементы, исходя из их положения.В 3-м периоде натрий (Na) расположен левее алюминия (Al), следовательно, его металлические свойства выражены сильнее, чем у алюминия.Натрий, как элемент I группы (щелочной металл), находится в самом начале периода. Щелочные металлы обладают наиболее ярко выраженными металлическими свойствами по сравнению со всеми другими элементами своих периодов, так как имеют всего один электрон на внешнем уровне, который очень легко отдают.

Марганец, никель и алюминий расположены в таблице значительно правее натрия. Их способность отдавать электроны и, соответственно, их металлические свойства выражены слабее.Таким образом, из всех перечисленных элементов натрий обладает наиболее выраженными металлическими свойствами.

Ответ: 1) у натрия.

2. В отличие от многих других металлов железо

1) имеет серебристо-белый цвет

2) обладает магнитными свойствами

3) непластично

4) проводит электрический ток

Решение

Для того чтобы определить, какое свойство отличает железо от многих других металлов, проанализируем каждый из предложенных вариантов.

1) имеет серебристо-белый цвет

Многие металлы, такие как алюминий, серебро, цинк, олово, никель, имеют серебристо-белый цвет. Это общее свойство для большой группы металлов, поэтому оно не является уникальным отличием железа.

2) обладает магнитными свойствами

Железо является ферромагнетиком. Это означает, что оно сильно притягивается к магниту и может само становиться постоянным магнитом. Кроме железа, такими свойствами обладают лишь немногие металлы — кобальт, никель и некоторые редкоземельные элементы (например, гадолиний). Подавляющее большинство металлов (медь, алюминий, золото, свинец и др.) не являются ферромагнетиками. Таким образом, наличие ярко выраженных магнитных свойств — это отличительная черта железа по сравнению с большинством других металлов.

3) непластично

Это утверждение ложно. Железо — пластичный металл. Благодаря пластичности его можно ковать, прокатывать в листы и вытягивать в проволоку. Пластичность является характерным свойством для большинства металлов.

4) проводит электрический ток

Способность проводить электрический ток (электропроводность) — это одно из основных свойств, общих для всех металлов. Оно не отличает железо от других металлов, а наоборот, объединяет его с ними.

Таким образом, единственное свойство из перечисленных, которое отличает железо от многих других металлов, — это его магнитные свойства.

Ответ: 2

3. Укажите самый тяжёлый из приведённых металлов.

1) медь

2) золото

3) осмий

4) хром

Для того чтобы определить самый тяжёлый металл из предложенных, необходимо сравнить их плотности. В физике и химии под "тяжестью" вещества при сравнении разных материалов одинакового объёма понимают его плотность. Плотность ($\rho$) — это скалярная физическая величина, определяемая как отношение массы тела ($m$) к занимаемому этим телом объёму ($V$), то есть $\rho = \frac{m}{V}$. Чем выше плотность, тем "тяжелее" вещество при одинаковом объёме.

Дано:

В задаче перечислены четыре металла: 1) медь (Cu), 2) золото (Au), 3) осмий (Os), 4) хром (Cr). Для решения необходимо использовать справочные данные об их плотностях при нормальных условиях (температура около 20°C):
Плотность меди: $\rho_{Cu} \approx 8,96 \text{ г/см}^3$
Плотность золота: $\rho_{Au} \approx 19,3 \text{ г/см}^3$
Плотность осмия: $\rho_{Os} \approx 22,59 \text{ г/см}^3$
Плотность хрома: $\rho_{Cr} \approx 7,19 \text{ г/см}^3$

Переведём все данные в систему СИ. Основной единицей плотности в СИ является килограмм на кубический метр ($\text{кг/м}^3$). Соотношение: $1 \text{ г/см}^3 = 1000 \text{ кг/м}^3$.
$\rho_{Cu} \approx 8,96 \cdot 1000 = 8960 \text{ кг/м}^3$
$\rho_{Au} \approx 19,3 \cdot 1000 = 19300 \text{ кг/м}^3$
$\rho_{Os} \approx 22,59 \cdot 1000 = 22590 \text{ кг/м}^3$
$\rho_{Cr} \approx 7,19 \cdot 1000 = 7190 \text{ кг/м}^3$

Найти:

Металл с наибольшей плотностью ($\rho_{max}$) из представленного списка.

Решение:

Теперь сравним численные значения плотностей данных металлов в системе СИ:

Плотность хрома: $7190 \text{ кг/м}^3$
Плотность меди: $8960 \text{ кг/м}^3$
Плотность золота: $19300 \text{ кг/м}^3$
Плотность осмия: $22590 \text{ кг/м}^3$

Расположив металлы в порядке возрастания их плотности, получаем следующий ряд: хром < медь < золото < осмий. Математически это можно записать в виде неравенства: $\rho_{Cr} < \rho_{Cu} < \rho_{Au} < \rho_{Os}$.

Из сравнения очевидно, что наибольшей плотностью обладает осмий. Фактически, осмий является самым плотным из всех известных химических элементов на Земле.

Ответ: 3) осмий.

4. Укажите металл, имеющий самую высокую температуру плавления.

1) вольфрам

2) железо

3) титан

4) цинк

Чтобы определить металл с самой высокой температурой плавления из предложенных, необходимо сравнить их соответствующие температуры плавления. Температура плавления — это температура, при которой твердое кристаллическое вещество переходит в жидкое состояние.

Рассмотрим справочные значения температур плавления ($T_{пл}$) для каждого металла:

1) вольфрам
Температура плавления вольфрама является самой высокой среди всех металлов и составляет приблизительно $3422$ °C. Благодаря своей тугоплавкости он используется, например, в нитях накаливания ламп.

2) железо
Температура плавления железа составляет приблизительно $1538$ °C.

3) титан
Температура плавления титана составляет приблизительно $1668$ °C.

4) цинк
Температура плавления цинка значительно ниже и составляет приблизительно $419.5$ °C.

Сравнивая эти значения, мы можем расположить металлы в порядке убывания их температур плавления:
Вольфрам ($3422$ °C) > Титан ($1668$ °C) > Железо ($1538$ °C) > Цинк ($419.5$ °C).
Из сравнения видно, что вольфрам имеет наивысшую температуру плавления.

Ответ: 1) вольфрам.

5. Сплав на основе железа — это

1) дюралюминий

2) бронза

3) чугун

4) мельхиор

Решение

Для того чтобы определить, какой из предложенных вариантов является сплавом на основе железа, рассмотрим химический состав каждого сплава:

1) дюралюминий — это сплав, основной компонент которого — алюминий ($Al$). В его состав также входят медь ($Cu$), магний ($Mg$) и марганец ($Mn$). Основой сплава не является железо.

2) бронза — это сплав на основе меди ($Cu$), где в качестве основного легирующего элемента чаще всего выступает олово ($Sn$). Основой сплава не является железо.

3) чугун — это сплав железа ($Fe$) с углеродом ($C$), причём содержание углерода составляет более 2,14%. Это один из основных сплавов на основе железа, широко применяемый в промышленности.

4) мельхиор — это сплав на основе меди ($Cu$), легированный преимущественно никелем ($Ni$). Основой сплава не является железо.

Исходя из анализа, единственным сплавом на основе железа ($Fe$) из перечисленных является чугун.

Ответ: 3) чугун.

6. Практически осуществима реакция между раствором нитрата цинка и

1) магнием

2) свинцом

3) медью

4) железом

Для определения возможности протекания реакции замещения между металлом и раствором соли необходимо использовать электрохимический ряд активности металлов. Согласно этому ряду, более активный металл (расположенный левее) вытесняет менее активный металл (расположенный правее) из раствора его соли.

В данном задании нужно определить, какой из предложенных металлов прореагирует с раствором нитрата цинка ($Zn(NO_3)_2$). Для этого металл должен быть активнее цинка ($Zn$).

Рассмотрим фрагмент ряда активности металлов (активность убывает слева направо):
... $Mg$ ... $Zn$ ... $Fe$ ... $Pb$ ... $H$ ... $Cu$ ...

Проанализируем каждый вариант:

1) магнием

Магний ($Mg$) в ряду активности стоит левее цинка ($Zn$). Это означает, что магний — более активный металл и способен вытеснить цинк из раствора его соли. Реакция осуществима.
Уравнение реакции: $Mg + Zn(NO_3)_2 \rightarrow Mg(NO_3)_2 + Zn$

2) свинцом

Свинец ($Pb$) в ряду активности стоит правее цинка ($Zn$). Следовательно, свинец менее активен, чем цинк, и не может вытеснить его из раствора соли. Реакция не протекает.

3) медью

Медь ($Cu$) в ряду активности стоит правее цинка ($Zn$). Медь — значительно менее активный металл по сравнению с цинком, поэтому реакция замещения невозможна.

4) железом

Железо ($Fe$) в ряду активности стоит правее цинка ($Zn$). Это означает, что железо менее активно и не будет вытеснять цинк из раствора нитрата цинка. Реакция не протекает.

Таким образом, практически осуществима только реакция между раствором нитрата цинка и магнием.

Ответ: 1

7. Железо на холоду не взаимодействует с веществом, формула которого

1) $H_2SO_4(\text{конц.})$

2) $CuCl_2$

3) $HCl$

4) $Sn(NO_3)_2$

Решение

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать химические свойства железа ($Fe$) и его способность вступать в реакции с предложенными веществами при низких температурах («на холоду»). Железо является металлом средней активности.

1) H₂SO₄(конц.)

Концентрированная серная кислота при низких температурах пассивирует железо. Это означает, что на поверхности металла образуется тонкая, но очень плотная оксидная пленка, которая защищает металл от дальнейшего взаимодействия с кислотой. Реакция возможна только при нагревании. Таким образом, на холоду железо не взаимодействует с концентрированной серной кислотой.

2) CuCl₂

Железо является более активным металлом, чем медь ($Cu$), так как в электрохимическом ряду напряжений металлов оно стоит левее. Поэтому железо будет вытеснять медь из раствора ее соли (хлорида меди(II)). Эта реакция замещения протекает при обычных условиях:

$Fe + CuCl_2 \rightarrow FeCl_2 + Cu \downarrow$

3) HCl

Железо стоит в ряду активности металлов до водорода ($H$), поэтому оно реагирует с кислотами-неокислителями, такими как соляная кислота, с выделением водорода. Реакция протекает при комнатной температуре:

$Fe + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + H_2 \uparrow$

4) Sn(NO₃)₂

Железо также является более активным металлом, чем олово ($Sn$). Следовательно, оно будет вытеснять олово из раствора его соли (нитрата олова(II)). Реакция замещения протекает при обычных условиях:

$Fe + Sn(NO_3)_2 \rightarrow Fe(NO_3)_2 + Sn \downarrow$

Из анализа всех вариантов следует, что единственным веществом, с которым железо не реагирует на холоду, является концентрированная серная кислота из-за явления пассивации.

Ответ: 1

8. Укажите металл, который не реагирует ни с соляной кислотой, ни с водой.

1) ртуть

2) магний

3) цинк

4) никель

Чтобы определить, какой из предложенных металлов не реагирует ни с соляной кислотой ($HCl$), ни с водой ($H_2O$), необходимо проанализировать их положение в электрохимическом ряду активности металлов. Металлы, стоящие в этом ряду левее водорода (H), способны вытеснять его из растворов кислот (таких как соляная). Металлы, стоящие правее водорода, на это не способны. Взаимодействие с водой также зависит от активности металла.

Рассмотрим каждый вариант:

2) магний

Магний (Mg) — это активный щелочноземельный металл, который в ряду активности находится значительно левее водорода. Он активно реагирует с соляной кислотой с выделением водорода и образованием хлорида магния. Также он реагирует с водой, особенно при нагревании, образуя гидроксид магния и водород.

Уравнение реакции с соляной кислотой: $Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2\uparrow$

Уравнение реакции с горячей водой: $Mg + 2H_2O \xrightarrow{t^\circ} Mg(OH)_2\downarrow + H_2\uparrow$

Следовательно, магний не является правильным ответом.

3) цинк

Цинк (Zn) — металл средней активности, расположенный в ряду активности левее водорода. Он вступает в реакцию с соляной кислотой, вытесняя водород. С холодной водой цинк практически не реагирует, но при высоких температурах реагирует с водяным паром.

Уравнение реакции с соляной кислотой: $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow$

Так как цинк реагирует с соляной кислотой, он не подходит.

4) никель

Никель (Ni) — металл, который также стоит в ряду активности левее водорода. Он взаимодействует с соляной кислотой, хотя и менее активно, чем цинк и магний. С водой в обычных условиях никель не реагирует.

Уравнение реакции с соляной кислотой: $Ni + 2HCl \rightarrow NiCl_2 + H_2\uparrow$

Поскольку никель реагирует с соляной кислотой, этот вариант неверный.

1) ртуть

Ртуть (Hg) — это малоактивный (благородный) металл. В электрохимическом ряду активности она расположена правее водорода. Это означает, что ртуть не может вытеснить водород ни из воды, ни из растворов кислот-неокислителей, к которым относится соляная кислота.

Реакция с соляной кислотой: $Hg + HCl \nrightarrow$ (реакция не протекает)

Реакция с водой: $Hg + H_2O \nrightarrow$ (реакция не протекает)

Таким образом, ртуть — это металл, который не реагирует ни с соляной кислотой, ни с водой.

Ответ: 1) ртуть

9. Верны ли следующие суждения о металлах?

А. К металлам относят все элементы побочных подгрупп (Б-групп).

Б. Большинство металлов можно встретить в природе в свободном состоянии.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

Решение

Рассмотрим каждое суждение по отдельности, чтобы определить его истинность.

А. К металлам относят все элементы побочных подгрупп (Б-групп).

Данное суждение верно. Побочные подгруппы (или Б-группы) в периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева включают в себя переходные металлы (d-элементы), а также лантаноиды и актиноиды (f-элементы). Все без исключения элементы, расположенные в этих подгруппах, по своим физическим и химическим свойствам являются металлами.

Б. Большинство металлов можно встретить в природе в свободном состоянии.

Данное суждение неверно. Большинство металлов обладают высокой химической активностью, из-за чего они легко вступают в реакции с компонентами окружающей среды, образуя химические соединения. Поэтому в природе они встречаются преимущественно в виде руд (оксидов, сульфидов, карбонатов, силикатов и т.д.). В свободном, или самородном, состоянии встречаются только химически малоактивные (благородные) металлы, которые стоят в ряду активности после водорода: золото, платина, иногда серебро, медь, ртуть. Так как эти металлы составляют меньшинство, утверждение является ложным.

Таким образом, верным является только суждение А, а суждение Б неверно.

Ответ: 1