Страница 130 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

12. Установите соответствие между реагентами и продуктами реакции.

РЕАГЕНТЫ

А) $Na$ и $H_2O$ →

Б) $Na_2O$ и $H_2O$ →

В) $NaOH$ и $SO_2$ →

ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ

1) $NaOH$

2) $Na_2O$ и $H_2$

3) $Na_2SO_3$ и $H_2O$

4) $Na_2SO_4$ и $H_2O$

5) $NaOH$ и $H_2$

Для установления соответствия необходимо проанализировать каждую реакцию.

А) Na и H₂O →

Натрий – это щелочной металл, который активно реагирует с водой. В ходе этой реакции происходит замещение одного атома водорода в молекуле воды на атом натрия, в результате чего образуется гидроксид натрия (щелочь) и выделяется газообразный водород. Уравнение реакции:

$2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2\uparrow$

Продукты реакции – гидроксид натрия и водород. Это соответствует варианту 5.

Ответ: 5

Б) Na₂O и H₂O →

Оксид натрия ($Na_2O$) является основным оксидом. Основные оксиды (оксиды щелочных и щелочноземельных металлов) реагируют с водой с образованием соответствующего им основания (гидроксида). В данном случае образуется гидроксид натрия. Уравнение реакции:

$Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$

Продукт реакции – гидроксид натрия. Это соответствует варианту 1.

Ответ: 1

В) NaOH и SO₂ →

Гидроксид натрия ($NaOH$) – это сильное основание (щелочь), а оксид серы(IV) ($SO_2$) – это кислотный оксид. При взаимодействии щелочи с кислотным оксидом происходит реакция нейтрализации, в результате которой образуются соль и вода. Кислотному оксиду $SO_2$ соответствует сернистая кислота $H_2SO_3$, поэтому образуется соль этой кислоты – сульфит натрия $Na_2SO_3$. Уравнение реакции:

$2NaOH + SO_2 \rightarrow Na_2SO_3 + H_2O$

Продукты реакции – сульфит натрия и вода. Это соответствует варианту 3.

Ответ: 3

13. Щелочноземельный металл массой 2 г сожгли в кислороде и получили 2,8 г соответствующего оксида. Определите этот металл. ОтВет подтвердите расчётами.

Дано:

$m(\text{Ме}) = 2$ г

$m(\text{МеО}) = 2.8$ г

Ме - щелочноземельный металл

Найти:

Ме - ?

Решение:

Щелочноземельные металлы (элементы IIA группы периодической системы) в соединениях, как правило, проявляют степень окисления +2. Следовательно, формула оксида неизвестного металла (Ме) будет МеО.

Запишем уравнение реакции горения металла в кислороде:

$2\text{Ме} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{МеО}$

Согласно закону сохранения массы, масса вступившего в реакцию кислорода равна разности масс образовавшегося оксида и исходного металла:

$m(\text{O}) = m(\text{МеО}) - m(\text{Ме}) = 2.8 \text{ г} - 2 \text{ г} = 0.8 \text{ г}$

Найдем количество вещества (моль) атомов кислорода, вступивших в реакцию. Молярная масса атомарного кислорода $M(\text{O})$ составляет 16 г/моль.

$n(\text{O}) = \frac{m(\text{O})}{M(\text{O})} = \frac{0.8 \text{ г}}{16 \text{ г/моль}} = 0.05 \text{ моль}$

Из формулы оксида МеО видно, что на 1 моль атомов металла приходится 1 моль атомов кислорода. Следовательно, их количества вещества равны:

$n(\text{Ме}) = n(\text{O}) = 0.05 \text{ моль}$

Теперь, зная массу и количество вещества металла, мы можем рассчитать его молярную массу $M(\text{Ме})$:

$M(\text{Ме}) = \frac{m(\text{Ме})}{n(\text{Ме})} = \frac{2 \text{ г}}{0.05 \text{ моль}} = 40 \text{ г/моль}$

Обратимся к периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева и найдем щелочноземельный металл с относительной атомной массой, равной 40. Этот металл - кальций (Ca).

Проверим, составив уравнение реакции для кальция:

$2\text{Ca} + \text{O}_2 \rightarrow 2\text{CaO}$

$n(\text{Ca}) = \frac{m(\text{Ca})}{M(\text{Ca})} = \frac{2 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0.05 \text{ моль}$

По уравнению реакции, $n(\text{CaO}) = n(\text{Ca}) = 0.05 \text{ моль}$.

$M(\text{CaO}) = 40 + 16 = 56 \text{ г/моль}$

$m(\text{CaO}) = n(\text{CaO}) \times M(\text{CaO}) = 0.05 \text{ моль} \times 56 \text{ г/моль} = 2.8 \text{ г}$, что соответствует условию задачи.

Ответ: неизвестный щелочноземельный металл — это кальций (Ca).

14. Через раствор вещества А, изменяющего окраску фенолфталеина и окрашивающего пламя в фиолетовый цвет, пропустили газообразное вещество В. К полученному раствору прилили раствор хлорида кальция. Образовался белый осадок вещества С, состав которого идентичен мрамору. Определите вещества А, В, С. Напишите уравнения протекающих реакций.

Решение

1. Определение вещества А. По условию, раствор вещества А изменяет окраску фенолфталеина. Фенолфталеин становится малиновым в щелочной среде ($pH > 8,2$), следовательно, вещество А является щелочью. Также сказано, что вещество А окрашивает пламя в фиолетовый цвет. Это качественная реакция на ионы калия ($K^+$). Таким образом, вещество А — это гидроксид калия, формула которого $KOH$.

2. Определение вещества С. Вещество С — это белый осадок, состав которого идентичен мрамору. Основным компонентом мрамора является карбонат кальция ($CaCO_3$). Следовательно, вещество С — это карбонат кальция.

3. Определение вещества В и написание уравнений реакций. После пропускания газообразного вещества В через раствор вещества А ($KOH$) и последующего добавления раствора хлорида кальция ($CaCl_2$) образуется осадок С ($CaCO_3$). Это реакция ионного обмена, которая показывает, что в растворе после взаимодействия А и В образовался растворимый карбонат. Поскольку вещество А — это гидроксид калия, то продуктом его реакции с газом B является карбонат калия ($K_2CO_3$). Уравнение реакции образования осадка C: $K_2CO_3 + CaCl_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2KCl$

Карбонат калия образуется при реакции щелочи ($KOH$) с кислотным оксидом. Газообразным кислотным оксидом, который при реакции со щелочью образует карбонат, является углекислый газ ($CO_2$). Следовательно, вещество В — это углекислый газ. Уравнение реакции между веществами А и В: $2KOH + CO_2 \rightarrow K_2CO_3 + H_2O$

Ответ:
Вещество А — гидроксид калия ($KOH$).
Вещество В — углекислый газ ($CO_2$).
Вещество С — карбонат кальция ($CaCO_3$).
Уравнения протекающих реакций:
1) $2KOH + CO_2 \rightarrow K_2CO_3 + H_2O$
2) $K_2CO_3 + CaCl_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2KCl$

1. Распределение электронов по энергетическим уровням 2e, 8e, 8e соответствует частице

1) $\text{Mg}^{2+}$

2) $\text{Ca}^{2+}$

3) $\text{Ne}^{0}$

4) $\text{Na}^{+}$

Решение

В условии задачи дано распределение электронов по энергетическим уровням: 2e, 8e, 8e. Это означает, что у частицы имеется три энергетических уровня, на которых находятся электроны.

Сначала определим общее количество электронов ($e^−$) у данной частицы, просуммировав электроны на каждом уровне:

Общее число электронов = $2 + 8 + 8 = 18e^−$.

Теперь необходимо проанализировать каждую из предложенных частиц, чтобы найти ту, у которой ровно 18 электронов с указанным распределением.

1) $Mg^{2+}$

Магний (Mg) находится в периодической таблице под номером 12. Это означает, что нейтральный атом магния имеет 12 протонов в ядре и 12 электронов на орбиталях. Его электронная конфигурация: 2, 8, 2. Ион $Mg^{2+}$ образуется, когда атом магния теряет 2 электрона со своего внешнего (третьего) энергетического уровня. Таким образом, у иона $Mg^{2+}$ остается $12 - 2 = 10$ электронов. Электронная конфигурация иона $Mg^{2+}$: 2, 8. Это не соответствует заданным 18 электронам.

2) $Ca^{2+}$

Кальций (Ca) — элемент с порядковым номером 20. Нейтральный атом кальция имеет 20 протонов и 20 электронов. Его электронная конфигурация: 2, 8, 8, 2. Ион $Ca^{2+}$ образуется при потере двух электронов с внешнего (четвертого) энергетического уровня. В результате у иона $Ca^{2+}$ остается $20 - 2 = 18$ электронов. Его электронная конфигурация становится 2, 8, 8, что в точности совпадает с конфигурацией, указанной в задаче.

3) $Ne$

Неон (Ne) — инертный газ с порядковым номером 10. Его атом электрически нейтрален, поэтому содержит 10 протонов и 10 электронов. Электронная конфигурация неона: 2, 8. Это не соответствует заданным 18 электронам.

4) $Na^{+}$

Натрий (Na) — элемент с порядковым номером 11. Нейтральный атом натрия имеет 11 протонов и 11 электронов, с конфигурацией 2, 8, 1. Ион $Na^{+}$ образуется при потере одного электрона с внешнего (третьего) уровня. В результате у иона $Na^{+}$ остается $11 - 1 = 10$ электронов. Его электронная конфигурация: 2, 8. Это также не соответствует заданным 18 электронам.

Таким образом, единственная частица из предложенных, которая имеет распределение электронов 2, 8, 8, — это ион кальция $Ca^{2+}$.

Ответ: 2

2. Металлические свойства калия выражены сильнее по сравнению с металлическими свойствами натрия, так как у атома натрия

1) один электрон на внешнем слое

2) больше электронных слоёв

3) меньше электронных слоёв

4) больше электронов в атоме

Решение

Металлические свойства химического элемента характеризуются способностью его атомов отдавать валентные электроны. Чем легче атом отдает электроны, тем сильнее выражены его металлические свойства. Для того чтобы определить, почему у калия металлические свойства выражены сильнее, чем у натрия, необходимо сравнить строение их атомов.

Натрий (Na) и калий (K) — это щелочные металлы, расположенные в I группе, главной подгруппе периодической системы. Натрий находится в 3-м периоде, а калий — в 4-м. Это означает, что они имеют разное количество электронных слоёв (энергетических уровней).

• Атом натрия (Na), порядковый номер 11, имеет 11 протонов в ядре и 11 электронов. Его электронная конфигурация по слоям: $2, 8, 1$. Всего у атома натрия 3 электронных слоя.
• Атом калия (K), порядковый номер 19, имеет 19 протонов в ядре и 19 электронов. Его электронная конфигурация по слоям: $2, 8, 8, 1$. Всего у атома калия 4 электронных слоя.

В главной подгруппе с увеличением номера периода (при движении сверху вниз) увеличивается количество электронных слоёв в атоме. Это приводит к увеличению радиуса атома. Валентный электрон у калия находится на четвертом слое, дальше от ядра, чем валентный электрон натрия, который находится на третьем слое. Из-за большего расстояния до ядра и экранирующего действия внутренних электронов, валентный электрон калия притягивается к ядру слабее, и его легче оторвать. Следовательно, калий является более активным металлом, чем натрий.

Теперь рассмотрим предложенные варианты ответа, которые должны объяснить, почему калий более металличен, с точки зрения свойств атома натрия:

1) один электрон на внешнем слое

И у натрия, и у калия по одному электрону на внешнем слое. Это определяет их принадлежность к одной группе и схожесть свойств, но не объясняет различие в их активности.

2) больше электронных слоёв

Это неверно. У атома натрия (3 слоя) меньше электронных слоёв, чем у атома калия (4 слоя).

3) меньше электронных слоёв

Это верно. У атома натрия 3 электронных слоя, что меньше, чем 4 у калия. Именно потому, что у натрия меньше слоёв, его валентный электрон находится ближе к ядру и удерживается прочнее. Это делает натрий менее металлическим по сравнению с калием. Следовательно, это утверждение является правильным объяснением.

4) больше электронов в атоме

Это неверно. У атома натрия (11 электронов) меньше электронов, чем у атома калия (19 электронов).

Таким образом, наиболее сильные металлические свойства калия по сравнению с натрием обусловлены тем, что атом калия имеет больше электронных слоёв, а атом натрия, соответственно, — меньше.

Ответ: 3

3. По сравнению с рубидием натрий имеет

1) более высокую температуру плавления

2) более низкую температуру плавления

3) большую плотность

4) большую химическую активность

Решение

Чтобы сравнить свойства натрия ($Na$) и рубидия ($Rb$), необходимо рассмотреть их положение в Периодической системе химических элементов. Оба элемента относятся к щелочным металлам и находятся в IА группе. Натрий расположен в 3-м периоде, а рубидий — в 5-м периоде, то есть ниже натрия в группе.

Рассмотрим, как изменяются физические и химические свойства щелочных металлов при движении по группе сверху вниз.

1) более высокую температуру плавления

В группе щелочных металлов с увеличением порядкового номера (сверху вниз) радиус атомов увеличивается. Это приводит к ослаблению металлической связи в кристаллической решетке, так как валентные электроны находятся дальше от ядра и слабее удерживаются. Для разрушения более слабых связей требуется меньше энергии, поэтому температура плавления уменьшается. Поскольку натрий находится выше рубидия, он имеет более прочную металлическую связь и, следовательно, более высокую температуру плавления ($T_{пл}(Na) = 97,8 °C$, а $T_{пл}(Rb) = 39,3 °C$). Данное утверждение является верным.

2) более низкую температуру плавления

Как следует из анализа выше, натрий имеет более высокую температуру плавления, чем рубидий. Следовательно, это утверждение неверно.

3) большую плотность

Плотность щелочных металлов в общем случае возрастает при движении по группе сверху вниз, так как атомная масса растет быстрее, чем атомный объем. Плотность натрия составляет $0,97 \text{ г/см}^3$, а плотность рубидия — $1,53 \text{ г/см}^3$. Таким образом, натрий имеет меньшую плотность, чем рубидий. Данное утверждение неверно.

4) большую химическую активность

Химическая активность щелочных металлов, то есть их способность отдавать валентный электрон, увеличивается сверху вниз по группе. Это связано с тем, что с ростом радиуса атома уменьшается энергия ионизации — валентный электрон слабее связан с ядром и легче отрывается. Рубидий находится ниже натрия, поэтому он является более химически активным металлом. Утверждение, что натрий имеет большую химическую активность, неверно.

Таким образом, по сравнению с рубидием натрий имеет только более высокую температуру плавления из предложенных вариантов.

Ответ: 1