Страница 13 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

4. Из предложенного перечня выберите реакцию обмена.

1) $2HCl + Ba(OH)_2 = BaCl_2 + 2H_2O$

2) $Mg(OH)_2 = MgO + H_2O$

3) $2Hg + O_2 = 2HgO$

4) $Zn + 2HCl = ZnCl_2 + H_2$

Реакция обмена — это химическая реакция, в которой два сложных вещества-реагента обмениваются своими составными частями (атомами, ионами или группами атомов). Общая схема такой реакции выглядит следующим образом: $AB + CD \rightarrow AD + CB$. Для выбора правильного ответа проанализируем каждую из предложенных реакций.

1) $2HCl + Ba(OH)_2 = BaCl_2 + 2H_2O$
В этой реакции участвуют два сложных вещества: кислота (соляная кислота, $HCl$) и основание (гидроксид бария, $Ba(OH)_2$). В ходе реакции они обмениваются своими ионами: катион водорода ($H^+$) соединяется с гидроксид-анионом ($OH^-$), образуя воду ($H_2O$), а катион бария ($Ba^{2+}$) соединяется с хлорид-анионом ($Cl^-$), образуя соль (хлорид бария, $BaCl_2$). Так как два сложных вещества обменялись своими составными частями, эта реакция является реакцией обмена.

2) $Mg(OH)_2 = MgO + H_2O$
В данной реакции одно сложное вещество (гидроксид магния) при нагревании распадается на два новых вещества (оксид магния и воду). Это типичный пример реакции разложения, схема которой $A \rightarrow B + C$.

3) $2Hg + O_2 = 2HgO$
Здесь два простых вещества (металл ртуть и неметалл кислород) соединяются в одно сложное вещество (оксид ртути(II)). Это реакция соединения, схема которой $A + B \rightarrow AB$.

4) $Zn + 2HCl = ZnCl_2 + H_2$
В этой реакции атомы простого вещества (цинка) замещают атомы водорода в сложном веществе (соляной кислоте). В результате образуется новое сложное вещество (хлорид цинка) и новое простое вещество (водород). Это реакция замещения, схема которой $A + BC \rightarrow AC + B$.

Следовательно, единственной реакцией обмена из представленных является реакция под номером 1.
Ответ: 1

5. Взаимодействие оксида натрия с водой относят к реакциям

1) обмена

2) замещения

3) соединения

4) разложения

Решение

Для того чтобы определить тип химической реакции, необходимо составить ее уравнение. Взаимодействие оксида натрия ($Na_2O$) с водой ($H_2O$) приводит к образованию гидроксида натрия ($NaOH$). Оксид натрия является основным оксидом, и при его реакции с водой образуется соответствующее ему основание (щёлочь).

Запишем уравнение реакции и расставим коэффициенты:
$Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$

Теперь проанализируем типы реакций, предложенные в вариантах ответа, и сравним с полученным уравнением:
1) Реакция обмена — это реакция, в результате которой два сложных вещества обмениваются своими составными частями. Общая схема: $AB + CD \rightarrow AD + CB$.
2) Реакция замещения — это реакция, в результате которой атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе. Общая схема: $A + BC \rightarrow AC + B$.
3) Реакция соединения — это реакция, в результате которой из двух или нескольких простых или сложных веществ образуется одно новое, более сложное вещество. Общая схема: $A + B \rightarrow AB$.
4) Реакция разложения — это реакция, в результате которой из одного сложного вещества образуется два или несколько новых, более простых веществ. Общая схема: $AB \rightarrow A + B$.

В рассматриваемой реакции два вещества (оксид натрия и вода) вступают во взаимодействие и образуют одно новое, более сложное вещество (гидроксид натрия). Эта схема ($Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$) полностью соответствует определению реакции соединения.

Ответ: 3) соединения

6. Химическую реакцию $2Na + 2H_2O = 2NaOH + H_2 \uparrow$ относят к реакциям

1) экзотермическим; соединения

2) экзотермическим; замещения

3) эндотермическим; замещения

4) эндотермическим; обмена

Решение

Для правильной классификации химической реакции $2\text{Na} + 2\text{H}_2\text{O} = 2\text{NaOH} + \text{H}_2\uparrow$ необходимо рассмотреть два аспекта: ее тепловой эффект и тип превращения реагентов в продукты.

Во-первых, взаимодействие натрия с водой является классическим примером бурно протекающей реакции с выделением большого количества теплоты. Такие реакции, сопровождающиеся выделением энергии в окружающую среду, называются экзотермическими. Это сразу позволяет исключить варианты ответа 3 и 4, так как они описывают реакцию как эндотермическую (протекающую с поглощением тепла).

Во-вторых, проанализируем тип реакции. В реакцию вступает простое вещество (натрий $\text{Na}$) и сложное вещество (вода $\text{H}_2\text{O}$). В результате реакции атомы простого вещества (натрия) замещают атомы одного из элементов (водорода) в сложном веществе, образуя новое сложное вещество (гидроксид натрия $\text{NaOH}$) и новое простое вещество (водород $\text{H}_2$). Такой тип химического взаимодействия, где простое вещество реагирует со сложным, замещая в нем один из элементов, называется реакцией замещения. Это отличает ее от реакции соединения (где из нескольких веществ образуется одно) и реакции обмена (где реагируют два сложных вещества).

Следовательно, данная реакция является экзотермической и относится к реакциям замещения, что соответствует варианту 2.

Ответ: 2

7. Из предложенного перечня выберите уравнение реакции нейтрализации.

1) $Mg + H_2SO_4 = MgSO_4 + H_2$

2) $2KOH + Cl_2 = KCl + KClO + H_2O$

3) $2NaOH + H_2SO_4 = Na_2SO_4 + 2H_2O$

4) $KOH + NH_4Cl = KCl + NH_3 + H_2O$

Решение:

Реакция нейтрализации — это реакция обмена между кислотой и основанием, в результате которой образуются соль и вода. Проанализируем каждый из предложенных вариантов, чтобы найти тот, который соответствует этому определению.

1) $Mg + H_2SO_4 = MgSO_4 + H_2$

В этой реакции активный металл (магний) взаимодействует с кислотой (серной кислотой). Это реакция замещения, в ходе которой образуется соль (сульфат магния) и выделяется газообразный водород. Поскольку одним из реагентов является простое вещество (металл), а не основание, эта реакция не является реакцией нейтрализации.

2) $2KOH + Cl_2 = KCl + KClO + H_2O$

Здесь основание (гидроксид калия) реагирует с простым веществом (хлором). Это окислительно-восстановительная реакция, а именно реакция диспропорционирования, в которой хлор одновременно и повышает, и понижает свою степень окисления. Это не реакция нейтрализации.

3) $2NaOH + H_2SO_4 = Na_2SO_4 + 2H_2O$

В этой реакции участвуют основание (гидроксид натрия, $NaOH$) и кислота (серная кислота, $H_2SO_4$). Продуктами реакции являются соль (сульфат натрия, $Na_2SO_4$) и вода ($H_2O$). Это в точности соответствует определению реакции нейтрализации.

4) $KOH + NH_4Cl = KCl + NH_3 + H_2O$

Данная реакция представляет собой взаимодействие сильного основания (гидроксида калия) с солью аммония (хлоридом аммония). Хлорид аммония образован слабым основанием и сильной кислотой, поэтому в растворе он проявляет кислотные свойства за счет гидролиза катиона $NH_4^+$. Однако классической реакцией нейтрализации считается прямое взаимодействие кислоты и основания. Данную реакцию чаще классифицируют как реакцию ионного обмена, где более сильное основание вытесняет более слабое из его соли. Вариант 3 является более точным и классическим примером реакции нейтрализации.

Таким образом, единственное уравнение, которое однозначно описывает реакцию нейтрализации, — это уравнение под номером 3.

Ответ: 3

8. К окислительно-восстановительным реакциям не относят реакцию, уравнение которой

1) $2NO_2 + H_2O = HNO_2 + HNO_3$

2) $2K + 2H_2O = 2KOH + H_2$

3) $Cl_2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H_2O$

4) $CO_2 + 2NaOH = Na_2CO_3 + H_2O$

Решение

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) — это химические реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ. Чтобы определить, какая из предложенных реакций не является ОВР, необходимо найти степени окисления всех элементов в реагентах и продуктах для каждого уравнения.

1) $2\overset{+4}{N}\overset{-2}{O}_2 + \overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O} = \overset{+1}{H}\overset{+3}{N}\overset{-2}{O_2} + \overset{+1}{H}\overset{+5}{N}\overset{-2}{O_3}$

В данной реакции атом азота ($N$) изменяет свою степень окисления. В диоксиде азота ($NO_2$) степень окисления азота равна $+4$. В продуктах реакции образуются два соединения с азотом: азотистая кислота ($HNO_2$), где степень окисления азота $+3$, и азотная кислота ($HNO_3$), где степень окисления азота $+5$. Поскольку степень окисления азота изменяется (происходит и окисление, и восстановление одного и того же элемента), эта реакция является окислительно-восстановительной (реакция диспропорционирования).

2) $2\overset{0}{K} + 2\overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O} = 2\overset{+1}{K}\overset{-2}{O}\overset{+1}{H} + \overset{0}{H_2}$

В этой реакции изменяются степени окисления калия ($K$) и водорода ($H$). Калий, будучи простым веществом, имеет степень окисления $0$, а в гидроксиде калия ($KOH$) его степень окисления становится $+1$ (происходит окисление). Водород в воде ($H_2O$) имеет степень окисления $+1$, а в продуктах в виде простого вещества ($H_2$) его степень окисления равна $0$ (происходит восстановление). Следовательно, это окислительно-восстановительная реакция.

3) $\overset{0}{Cl_2} + 2\overset{+1}{Na}\overset{-2}{O}\overset{+1}{H} = \overset{+1}{Na}\overset{-1}{Cl} + \overset{+1}{Na}\overset{+1}{Cl}\overset{-2}{O} + \overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O}$

В данной реакции изменяется степень окисления хлора ($Cl$). Хлор, как простое вещество ($Cl_2$), имеет степень окисления $0$. В продуктах реакции он находится в двух разных степенях окисления: $-1$ в хлориде натрия ($NaCl$) и $+1$ в гипохлорите натрия ($NaClO$). Так как степень окисления хлора меняется, эта реакция является окислительно-восстановительной (реакция диспропорционирования).

4) $\overset{+4}{C}\overset{-2}{O_2} + 2\overset{+1}{Na}\overset{-2}{O}\overset{+1}{H} = \overset{+1}{Na_2}\overset{+4}{C}\overset{-2}{O_3} + \overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O}$

Проанализируем степени окисления всех элементов до и после реакции. Углерод ($C$) в $CO_2$ имеет степень окисления $+4$, и в $Na_2CO_3$ она также равна $+4$. Кислород ($O$) во всех соединениях имеет степень окисления $-2$. Натрий ($Na$) в $NaOH$ и $Na_2CO_3$ имеет степень окисления $+1$. Водород ($H$) в $NaOH$ и $H_2O$ имеет степень окисления $+1$. Так как ни один из элементов не изменил свою степень окисления, эта реакция не является окислительно-восстановительной. Это реакция обмена (реакция нейтрализации).

Ответ: 4.

9. Укажите коэффициент перед формулой окислителя в уравнении окислительно-восстановительной реакции, схема которой

$C + H_{2}SO_{4} \rightarrow SO_{2} + CO_{2} + H_{2}O$

1) 1

2) 2

3) 4

4) 6

Для того чтобы определить коэффициент перед окислителем, необходимо уравнять данную окислительно-восстановительную реакцию методом электронного баланса.

Схема реакции: $C + H_2SO_4 \rightarrow SO_2 + CO_2 + H_2O$.

Решение

1. Определим степени окисления элементов, которые их изменяют в ходе реакции:

$C^0 + H_2S^{+6}O_4 \rightarrow S^{+4}O_2 + C^{+4}O_2 + H_2O$.

2. Составим полуреакции окисления и восстановления. Углерод (C) повышает свою степень окисления с 0 до +4, следовательно, он является восстановителем и подвергается окислению: $C^0 - 4e^- \rightarrow C^{+4}$.

Сера (S) в серной кислоте понижает свою степень окисления с +6 до +4, следовательно, серная кислота ($H_2SO_4$) является окислителем, а сера подвергается восстановлению: $S^{+6} + 2e^- \rightarrow S^{+4}$.

3. Составим электронный баланс. Наименьшее общее кратное для числа отданных (4) и принятых (2) электронов равно 4. Это означает, что процесс восстановления нужно умножить на 2, а процесс окисления - на 1.

$C^0 - 4e^- \rightarrow C^{+4}$ | 1 (процесс окисления)
$S^{+6} + 2e^- \rightarrow S^{+4}$ | 2 (процесс восстановления)

Из баланса следует, что перед формулой углерода $C$ и диоксида углерода $CO_2$ должен стоять коэффициент 1 (обычно не пишется), а перед формулами серной кислоты $H_2SO_4$ и диоксида серы $SO_2$ - коэффициент 2.

4. Расставим полученные коэффициенты в уравнении реакции:

$C + 2H_2SO_4 \rightarrow 2SO_2 + CO_2 + H_2O$.

5. Уравняем количество атомов водорода. Слева 4 атома водорода (в $2H_2SO_4$), значит, справа перед водой ($H_2O$) нужно поставить коэффициент 2, чтобы получить $2 \cdot 2 = 4$ атома водорода.

$C + 2H_2SO_4 \rightarrow 2SO_2 + CO_2 + 2H_2O$.

6. Проверим баланс по кислороду. Слева: в $2H_2SO_4$ находится $2 \cdot 4 = 8$ атомов кислорода. Справа: в $2SO_2$ находится $2 \cdot 2 = 4$ атома, в $CO_2$ - 2 атома, в $2H_2O$ - 2 атома. Итого справа: $4 + 2 + 2 = 8$ атомов кислорода. Баланс соблюден.

Итоговое сбалансированное уравнение реакции: $C + 2H_2SO_4 \rightarrow 2SO_2 + CO_2 + 2H_2O$.

Окислителем в данной реакции является серная кислота ($H_2SO_4$), так как она принимает электроны. Коэффициент перед формулой окислителя ($H_2SO_4$) равен 2.

Ответ: 2.

Тестовые задания с выбором двух правильных ответов и на установление соответствия

10. Выберите утверждения, справедливые для окислительно-восстановительных реакций.

1) Степени окисления атомов химических элементов в этих реакциях не изменяются.

2) К таким реакциям относят все реакции между простыми веществами.

3) Число отданных и принятых электронов в ходе конкретной реакции может быть разным.

4) В результате этих реакций происходит изменение степеней окисления атомов химических элементов.

5) К таким реакциям относят все реакции между сложными веществами.

Решение

Проанализируем каждое утверждение, чтобы определить его справедливость для окислительно-восстановительных реакций (ОВР).

1) Степени окисления атомов химических элементов в этих реакциях не изменяются.

Это утверждение неверно. По определению, окислительно-восстановительными реакциями называют реакции, которые протекают с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ. Окисление — это процесс отдачи электронов, сопровождающийся повышением степени окисления. Восстановление — это процесс присоединения электронов, сопровождающийся понижением степени окисления. Реакции без изменения степеней окисления (например, реакции ионного обмена) не являются ОВР.

2) К таким реакциям относят все реакции между простыми веществами.

Это утверждение верно. Простое вещество — это вещество, состоящее из атомов одного химического элемента. В простых веществах степень окисления атомов равна нулю (например, $Fe^0$, $O_2^0$, $S_8^0$). Когда простые вещества вступают в реакцию друг с другом, они образуют сложное вещество (соединение), в котором их атомы приобретают ненулевые степени окисления (положительные или отрицательные). Например, в реакции горения магния $2Mg^0 + O_2^0 \rightarrow 2Mg^{+2}O^{-2}$ степень окисления магния изменяется с 0 до +2, а кислорода — с 0 до -2. Следовательно, все реакции между (разными) простыми веществами являются окислительно-восстановительными.

3) Число отданных и принятых электронов в ходе конкретной реакции может быть разным.

Это утверждение неверно. В основе окислительно-восстановительных реакций лежит закон сохранения заряда. Это означает, что общее число электронов, отданных восстановителем в процессе окисления, должно быть строго равно общему числу электронов, принятых окислителем в процессе восстановления. На этом принципе основан метод электронного баланса для расстановки коэффициентов в уравнениях ОВР.

4) В результате этих реакций происходит изменение степеней окисления атомов химических элементов.

Это утверждение верно. Оно является фундаментальным определением окислительно-восстановительной реакции. Если в ходе химического превращения хотя бы один элемент изменил свою степень окисления, такая реакция классифицируется как окислительно-восстановительная. Например, в реакции $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2$ цинк изменяет степень окисления с 0 до +2, а водород — с +1 до 0.

5) К таким реакциям относят все реакции между сложными веществами.

Это утверждение неверно. Существует большой класс реакций между сложными веществами, которые не являются окислительно-восстановительными. К ним относятся, например, реакции ионного обмена: реакции нейтрализации ($NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$), реакции осаждения ($BaCl_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NaCl$). В таких реакциях обмена ионами степени окисления всех элементов остаются неизменными.

Таким образом, справедливыми для окислительно-восстановительных реакций являются утверждения 2 и 4.

Ответ: 2, 4.