Страница 127 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

6. Никель может вступить в реакцию замещения с раствором соли

1) железа

2) цинка

3) марганца

4) ртути

Решение

Способность металла вступать в реакцию замещения с раствором соли другого металла определяется их взаимным положением в электрохимическом ряду активности металлов. Металл может вытеснить из раствора соли любой другой металл, который в этом ряду стоит правее (является менее активным).

Рассмотрим положение никеля ($Ni$) и металлов из предложенных вариантов в ряду активности:
... $Mn \space | \space Zn \space | \space Fe \space | \space \textbf{Ni} \space | \space H \space | \space Cu \space | \space \textbf{Hg}$ ...

Проанализируем каждый вариант:

1) железа
Железо ($Fe$) находится в ряду активности левее никеля ($Ni$). Это означает, что железо является более активным металлом. Следовательно, никель не может вытеснить железо из раствора его соли.

2) цинка
Цинк ($Zn$) находится в ряду активности левее никеля ($Ni$). Это означает, что цинк — более активный металл, и никель не сможет вытеснить его из раствора соли.

3) марганца
Марганец ($Mn$) находится в ряду активности левее никеля ($Ni$), являясь более активным металлом. Поэтому никель не может вытеснить марганец из раствора его соли.

4) ртути
Ртуть ($Hg$) находится в ряду активности правее никеля ($Ni$). Это означает, что никель является более активным металлом по сравнению с ртутью. Следовательно, никель способен вытеснить ртуть из раствора её соли.
Пример реакции: $Ni + HgCl_2 \rightarrow NiCl_2 + Hg$.

Ответ: 4) ртути.

7. Медь не реагирует

1) с соляной кислотой

2) с кислородом

3) с серой

4) с хлором

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать химические свойства меди и её способность вступать в реакции с предложенными веществами. Медь ($Cu$) — металл, расположенный в электрохимическом ряду напряжений металлов после водорода, что определяет её химическую активность по отношению к кислотам.

1) с соляной кислотой

Соляная кислота ($HCl$) является кислотой-неокислителем. Металлы, стоящие в ряду активности после водорода (включая медь), не способны вытеснять водород из растворов таких кислот. Следовательно, реакция между медью и соляной кислотой в обычных условиях не протекает.

$Cu + HCl \rightarrow$ реакция не идет.

Реакция возможна только в присутствии сильного окислителя, например, кислорода воздуха: $2Cu + 4HCl + O_2 \rightarrow 2CuCl_2 + 2H_2O$. Однако, в рамках стандартного вопроса подразумевается отсутствие дополнительных реагентов.

2) с кислородом

Медь реагирует с кислородом ($O_2$) при нагревании. В результате образуется оксид меди(II) черного цвета.

Уравнение реакции: $2Cu + O_2 \xrightarrow{t} 2CuO$.

3) с серой

Медь вступает в реакцию с серой ($S$) при нагревании, образуя сульфид меди. В зависимости от условий и соотношения реагентов может образоваться сульфид меди(I) или (II).

Пример реакции: $2Cu + S \xrightarrow{t} Cu_2S$.

4) с хлором

Хлор ($Cl_2$) — это активный неметалл-галоген и сильный окислитель. Медь реагирует с хлором, как правило при нагревании, образуя хлорид меди(II).

Уравнение реакции: $Cu + Cl_2 \xrightarrow{t} CuCl_2$.

Таким образом, единственное вещество из списка, с которым медь не реагирует в стандартных условиях, — это соляная кислота.

Ответ: 1.

8. Укажите металл, который реагирует: а) с соляной кислотой и б) с водой при обычных условиях.

1) олово

2) кальций

3) цинк

4) ртуть

Решение

Для решения этой задачи необходимо проанализировать химические свойства каждого из предложенных металлов по отношению к соляной кислоте и воде при обычных условиях. Для этого воспользуемся электрохимическим рядом активности металлов.

Согласно этому ряду, металлы, стоящие до водорода ($H$), могут вытеснять его из растворов кислот-неокислителей (таких как соляная кислота, $HCl$). Металлы, стоящие после водорода, с такими кислотами не реагируют. С водой при обычных условиях (то есть без нагревания) реагируют только самые активные металлы — щелочные и щелочноземельные (например, $Li, Na, K, Ca, Ba$).

Проверим каждый вариант на соответствие обоим условиям: а) реакция с соляной кислотой и б) реакция с водой при обычных условиях.

1) Олово (Sn)
а) с соляной кислотой: Олово стоит в ряду активности до водорода, поэтому реагирует с соляной кислотой с выделением водорода:
$Sn + 2HCl \rightarrow SnCl_2 + H_2\uparrow$
б) с водой при обычных условиях: Олово — металл средней активности. С водой оно реагирует только при сильном нагревании (с водяным паром), но не при обычных условиях.
Следовательно, олово не удовлетворяет второму условию.

2) Кальций (Ca)
а) с соляной кислотой: Кальций — активный щелочноземельный металл, расположенный в ряду активности далеко слева от водорода. Он бурно реагирует с соляной кислотой:
$Ca + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2\uparrow$
б) с водой при обычных условиях: Как активный металл, кальций вступает в реакцию с водой уже при комнатной температуре, образуя гидроксид кальция и водород:
$Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2\downarrow + H_2\uparrow$
Следовательно, кальций удовлетворяет обоим условиям.

3) Цинк (Zn)
а) с соляной кислотой: Цинк стоит в ряду активности до водорода и реагирует с соляной кислотой:
$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow$
б) с водой при обычных условиях: Цинк — металл средней активности. Он не реагирует с холодной водой, реакция протекает только при нагревании (с водяным паром).
Следовательно, цинк не удовлетворяет второму условию.

4) Ртуть (Hg)
а) с соляной кислотой: Ртуть находится в ряду активности после водорода, поэтому она не способна вытеснять водород из соляной кислоты. Реакция не идет.
б) с водой при обычных условиях: Ртуть не реагирует с водой.
Следовательно, ртуть не удовлетворяет ни одному из условий.

Таким образом, единственный металл из предложенных, который реагирует и с соляной кислотой, и с водой при обычных условиях, — это кальций.

Ответ: 2) кальций

9. Верны ли следующие суждения о металлах?

А. В химических реакциях металлы проявляют только восстановительные свойства.

Б. Все общие физические свойства металлов обусловлены металлической связью в кристаллах металлов.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

А. В химических реакциях металлы проявляют только восстановительные свойства.

Данное утверждение является неверным. Хотя металлы в виде простых веществ (в степени окисления 0) действительно в подавляющем большинстве химических реакций являются восстановителями, так как они отдают электроны (например, $Mg^0 - 2e^- \rightarrow Mg^{2+}$), ионы металлов могут проявлять окислительные свойства. Окислитель — это частица (атом, ион или молекула), принимающая электроны. Например, ионы меди(II) являются окислителями в реакции с цинком: $Zn + CuSO_4 \rightarrow ZnSO_4 + Cu$. В этой реакции ион $Cu^{2+}$ принимает два электрона и восстанавливается до металлической меди ($Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu^0$). Также ионы металлов в высоких степенях окисления, такие как марганец($+7$) в перманганате калия ($KMnO_4$) или хром($+6$) в дихромате калия ($K_2Cr_2O_7$), являются сильными окислителями. Поскольку в утверждении говорится о "металлах" в общем, а не конкретно о простых веществах, и используется категоричное слово "только", утверждение неверно.

Б. Все общие физические свойства металлов обусловлены металлической связью в кристаллах металлов.

Данное утверждение является верным. Общие (характерные) физические свойства, присущие большинству металлов, — это металлический блеск, высокая электро- и теплопроводность, а также пластичность (ковкость и тягучесть). Все эти свойства находят объяснение в особенностях металлической связи и строения кристаллической решетки металлов. Металлическая связь характеризуется наличием обобществленных валентных электронов, которые образуют так называемый "электронный газ", свободно перемещающийся по всему объему кристалла между положительно заряженными ионами, расположенными в узлах решетки. Именно свободное движение этих электронов обусловливает высокую электро- и теплопроводность. Способность "электронного газа" отражать свет объясняет металлический блеск. А пластичность вызвана тем, что при механическом воздействии слои ионов могут смещаться друг относительно друга без разрыва связи, поскольку "электронный газ" продолжает удерживать их вместе. Таким образом, металлическая связь является фундаментальной причиной, определяющей общие физические свойства металлов.

Исходя из анализа, суждение А неверно, а суждение Б верно. Следовательно, правильным является вариант ответа "верно только Б".

Ответ: 2

10. Алюминий реагирует с каждым из двух веществ, формулы ко-

торых

1) $HCl$ и $Cu(OH)_2$

2) $O_2$ и $Fe_2O_3$

3) $MgCl_2$ и $NaOH$

4) $C$ и $Cu(NO_3)_2$

5) $H_2SO_4$(конц.) и $S$

Алюминий ($Al$) — это химически активный металл, проявляющий амфотерные свойства. Это означает, что он может реагировать как с кислотами, так и со щелочами. Также он взаимодействует с неметаллами и вытесняет менее активные металлы из их соединений. Проанализируем предложенные пары веществ.

1) HCl и Cu(OH)₂

Алюминий, как активный металл, стоящий в ряду напряжений до водорода, реагирует с соляной кислотой ($HCl$): $2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2\uparrow$. Однако алюминий не вступает в реакцию с нерастворимым основанием — гидроксидом меди(II) ($Cu(OH)_2$). Следовательно, эта пара не подходит.

2) O₂ и Fe₂O₃

Алюминий легко окисляется кислородом ($O_2$) воздуха, образуя на поверхности прочную оксидную пленку $Al_2O_3$. При нагревании горение происходит более интенсивно: $4Al + 3O_2 \xrightarrow{t} 2Al_2O_3$. Алюминий также реагирует с оксидом железа(III) ($Fe_2O_3$) в реакции алюминотермии, которая протекает при высокой температуре. Алюминий восстанавливает железо из его оксида: $2Al + Fe_2O_3 \xrightarrow{t} Al_2O_3 + 2Fe$. Поскольку алюминий реагирует с обоими веществами, эта пара является правильным ответом.

3) MgCl₂ и NaOH

Алюминий не может вытеснить магний из раствора его соли ($MgCl_2$), так как магний является более активным металлом. С другой стороны, благодаря своим амфотерным свойствам, алюминий реагирует с раствором щелочи ($NaOH$): $2Al + 2NaOH + 6H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4] + 3H_2\uparrow$. Так как реакция идет не с обоими веществами, пара не подходит.

4) C и Cu(NO₃)₂

Алюминий вытесняет медь из раствора нитрата меди(II) ($Cu(NO_3)_2$), так как является более активным металлом: $2Al + 3Cu(NO_3)_2 \rightarrow 2Al(NO_3)_3 + 3Cu$. Реакция с углеродом ($C$) с образованием карбида алюминия ($Al_4C_3$) возможна, но требует очень высоких температур.

5) H₂SO₄(конц.) и S

На холоде концентрированная серная кислота ($H_2SO_4$) пассивирует алюминий, то есть создает на его поверхности защитную пленку, препятствующую дальнейшей реакции. При нагревании реакция все же идет: $2Al + 6H_2SO_4(\text{конц., гор.}) \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 3SO_2\uparrow + 6H_2O$. С серой ($S$) алюминий реагирует при нагревании: $2Al + 3S \xrightarrow{t} Al_2S_3$.

Сравнивая варианты, наиболее подходящим является второй, так как реакции с кислородом и оксидом железа(III) являются классическими и фундаментальными примерами химических свойств алюминия.

Ответ: 2

11. Установите соответствие между реагентами и продуктами реакции.

РЕАГЕНТЫ

А) $Cu + H_2SO_4$(конц.) →

Б) $Cu + H_2SO_4$(разб.) →

В) $Ag + HNO_3$(разб.) →

ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ

1) $CuSO_4 + H_2$

2) $AgNO_3 + NO + H_2O$

3) $CuSO_4 + SO_2 + H_2O$

4) реакция не происходит

5) $AgNO_3 + NO_2 + H_2O$

А) $Cu + H_2SO_4(\text{конц.}) \rightarrow$
Медь — металл, стоящий в электрохимическом ряду напряжений после водорода. Концентрированная серная кислота является сильным окислителем, поэтому она вступает в реакцию с медью. В ходе окислительно-восстановительной реакции образуются сульфат меди(II), диоксид серы и вода. Уравнение реакции: $Cu + 2H_2SO_4(\text{конц.}) \rightarrow CuSO_4 + SO_2 + 2H_2O$. Данному набору продуктов соответствует вариант 3.
Ответ: 3

Б) $Cu + H_2SO_4(\text{разб.}) \rightarrow$
Медь является металлом, стоящим в электрохимическом ряду напряжений после водорода. Это означает, что она не способна вытеснять водород из кислот-неокислителей. Разбавленная серная кислота не проявляет сильных окислительных свойств (окислителем в ней выступают ионы водорода $H^+$), поэтому реакция между медью и разбавленной серной кислотой не происходит. Данному исходу соответствует вариант 4.
Ответ: 4

В) $Ag + HNO_3(\text{разб.}) \rightarrow$
Серебро, как и медь, — металл, стоящий в ряду напряжений после водорода. Азотная кислота любой концентрации является сильным окислителем за счет нитрат-иона ($NO_3^-$) и реагирует с малоактивными металлами. При взаимодействии серебра с разбавленной азотной кислотой образуются нитрат серебра(I), оксид азота(II) и вода. Уравнение реакции: $3Ag + 4HNO_3(\text{разб.}) \rightarrow 3AgNO_3 + NO + 2H_2O$. Данному набору продуктов соответствует вариант 2.
Ответ: 2