Страница 131 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

4. Формулы амфотерного и основного оксида — это соответственно

1) $MgO$ и $Na_2O$

2) $Li_2O$ и $BeO$

3) $BaO$ и $K_2O$

4) $BeO$ и $CaO$

Решение

Чтобы ответить на вопрос, необходимо определить химический характер каждого оксида в предложенных парах. Требуется найти пару, где первый оксид является амфотерным, а второй — основным.

Амфотерные оксиды — это оксиды, которые проявляют как основные, так и кислотные свойства, то есть реагируют и с кислотами, и с щелочами. Как правило, их образуют металлы с валентностью III, IV, а также некоторые металлы с валентностью II (например, $Be$, $Zn$, $Sn$, $Pb$).

Основные оксиды — это оксиды, которым соответствуют основания. Их образуют металлы с валентностью I и II (кроме исключений, проявляющих амфотерность).

Рассмотрим каждый вариант:

1) MgO и Na₂O

$MgO$ (оксид магния) — оксид металла второй группы, является основным оксидом.
$Na_2O$ (оксид натрия) — оксид щелочного металла, является основным оксидом.
Оба оксида основные. Этот вариант не подходит.

2) Li₂O и BeO

$Li_2O$ (оксид лития) — оксид щелочного металла, является основным оксидом.
$BeO$ (оксид бериллия) — является амфотерным оксидом.
Порядок в паре (основный, амфотерный) не соответствует заданному (амфотерный, основный). Этот вариант не подходит.

3) BaO и K₂O

$BaO$ (оксид бария) — оксид щёлочноземельного металла, является основным оксидом.
$K_2O$ (оксид калия) — оксид щелочного металла, является основным оксидом.
Оба оксида основные. Этот вариант не подходит.

4) BeO и CaO

$BeO$ (оксид бериллия) — является амфотерным оксидом. Он способен реагировать как с кислотами, так и с основаниями:
$BeO + 2HCl \rightarrow BeCl_2 + H_2O$ (проявление основных свойств)
$BeO + 2NaOH + H_2O \rightarrow Na_2[Be(OH)_4]$ (проявление кислотных свойств)
$CaO$ (оксид кальция) — оксид щёлочноземельного металла, является типичным основным оксидом.
Эта пара соответствует условию: амфотерный оксид и основный оксид.

Ответ: 4

5. В схеме превращений

$Li \rightarrow X \rightarrow LiOH$

веществу Х соответствует формула

1) $Li_2CO_3$

2) $LiNO_3$

3) $Li_2O$

4) $LiCl$

Решение

В данной задаче необходимо определить вещество $X$ в цепочке превращений $Li \rightarrow X \rightarrow LiOH$. Проанализируем каждый из предложенных вариантов, чтобы найти наиболее логичную и простую последовательность реакций.

1) $Li_2CO_3$ (карбонат лития). Получение карбоната лития напрямую из металлического лития в одну стадию затруднительно. Превращение карбоната в гидроксид возможно, но требует реакции обмена, например, с гидроксидом кальция ($Li_2CO_3 + Ca(OH)_2 \rightarrow 2LiOH + CaCO_3\downarrow$), что усложняет простую схему.

2) $LiNO_3$ (нитрат лития). Эту соль можно получить при реакции лития с азотной кислотой. Однако последующее получение гидроксида $LiOH$ из соли $LiNO_3$ (соль сильного основания и сильной кислоты) является нетривиальной задачей и не происходит при простой реакции, например, с водой.

3) $Li_2O$ (оксид лития). Эта последовательность является классической для щелочных металлов.

- Первая стадия ($Li \rightarrow Li_2O$): Металлический литий реагирует с кислородом при сгорании, образуя оксид лития.
Уравнение реакции: $4Li + O_2 \rightarrow 2Li_2O$

- Вторая стадия ($Li_2O \rightarrow LiOH$): Оксид лития, как оксид щелочного металла, является основным оксидом и бурно реагирует с водой с образованием соответствующего гидроксида (щелочи).
Уравнение реакции: $Li_2O + H_2O \rightarrow 2LiOH$

Оба превращения являются прямыми и типичными, что делает этот вариант наиболее вероятным.

4) $LiCl$ (хлорид лития). Эту соль можно получить реакцией лития с хлором. Однако, как и в случае с нитратом, превращение соли $LiCl$ в гидроксид $LiOH$ в одну простую стадию невозможно.

Таким образом, наиболее подходящим веществом для $X$ является оксид лития.

Ответ: 3) $Li_2O$

6. Верны ли следующие суждения о щелочноземельных металлах?

А. Продуктами термического разложения карбонатов щелочноземельных металлов являются два оксида.

Б. Самый распространённый в земной коре щелочноземельный металл — кальций.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

Для того чтобы определить верность суждений, необходимо рассмотреть каждое из них по отдельности.

А. Продуктами термического разложения карбонатов щелочноземельных металлов являются два оксида.

Щелочноземельные металлы (кальций, стронций, барий), а также магний, образуют карбонаты, которые при нагревании разлагаются. Общая схема этой реакции выглядит так:

$MeCO_3 \xrightarrow{t^\circ} MeO + CO_2\uparrow$

В этой реакции $MeCO_3$ — это карбонат металла, а продуктами являются $MeO$ — оксид соответствующего металла (являющийся основным оксидом) и $CO_2$ — диоксид углерода или углекислый газ (являющийся кислотным оксидом). Например, при разложении карбоната кальция (известняка) образуется оксид кальция и диоксид углерода:

$CaCO_3 \xrightarrow{t^\circ} CaO + CO_2\uparrow$

Таким образом, продуктами реакции действительно являются два оксида. Суждение А является верным.

Б. Самый распространённый в земной коре щелочноземельный металл — кальций.

Это суждение является фактом из геохимии. Кальций — пятый по распространённости химический элемент в земной коре, его массовая доля составляет около 4,1%. Среди всех щелочноземельных металлов он занимает первое место по содержанию, значительно опережая магний (около 2,3%), а также барий и стронций, содержание которых еще меньше. Следовательно, суждение Б является верным.

Поскольку оба суждения (А и Б) верны, то правильным вариантом ответа является тот, в котором указано, что верны оба суждения.

Ответ: 3

7. Укажите металл, способный восстанавливать редкие металлы из их оксидов.

1) кальций

2) бериллий

3) цинк

4) медь

Решение

Вопрос касается металлотермии — процесса восстановления металлов из их соединений (чаще всего оксидов) с помощью более активных металлов, выступающих в роли восстановителя. Чтобы реакция восстановления была возможна, металл-восстановитель должен быть химически более активным, чем восстанавливаемый металл. Это означает, что он должен иметь большее сродство к кислороду и образовывать более прочный оксид. Активность металлов можно сравнить по их положению в электрохимическом ряду напряжений.

Рассмотрим предложенные варианты:

1) кальций (Ca)
Кальций — щелочноземельный металл, один из самых активных металлов. Он образует очень стабильный оксид ($CaO$). Благодаря своей высокой активности, кальций широко применяется в промышленности для восстановления редких и тугоплавких металлов (например, урана, тория, титана, циркония) из их оксидов. Этот процесс называется кальциетермией. Например, получение титана: $TiO_2 + 2Ca \xrightarrow{t} Ti + 2CaO$

2) бериллий (Be)
Бериллий — активный металл, но его активность уступает активности кальция. Он может использоваться как восстановитель, но его возможности ограничены по сравнению с кальцием, особенно для металлов, образующих очень прочные оксиды.

3) цинк (Zn)
Цинк — металл средней активности. Его восстановительной способности недостаточно для того, чтобы вытеснить редкие металлы (которые, как правило, являются активными) из их оксидов.

4) медь (Cu)
Медь — малоактивный металл, который в электрохимическом ряду напряжений стоит после водорода. Медь сама легко восстанавливается из своих оксидов и не может служить восстановителем для активных, в том числе редких, металлов.

Следовательно, из перечисленных металлов самым сильным восстановителем, способным восстанавливать редкие металлы из их оксидов, является кальций.

Ответ: 1) кальций.

8. В современных щелочных аккумуляторах используют гидроксид

1) лития

2) натрия

3) калия

4) кальция

Щелочные аккумуляторы (или алкалиновые) получили свое название благодаря использованию в них щелочного электролита. Электролитом служит водный раствор сильного основания (щелочи). Главная функция электролита — обеспечивать ионную проводимость между электродами. Для эффективной работы аккумулятора, особенно при высоких токах разряда, электролит должен обладать высокой электропроводностью.

Рассмотрим предложенные варианты веществ, которые могут выступать в роли электролита:

1) лития: Гидроксид лития ($LiOH$) — сильное основание. Однако в классических щелочных аккумуляторах он не является основным компонентом электролита. Его могут добавлять в небольших количествах к электролиту на основе гидроксида калия для улучшения некоторых характеристик (например, увеличения ресурса никель-кадмиевых аккумуляторов). Стоит отметить, что литий является ключевым элементом в литий-ионных аккумуляторах, но это другой тип устройств, использующий неводные (органические) электролиты.

2) натрия: Гидроксид натрия ($NaOH$) — это сильная и доступная щелочь. Исторически он применялся в некоторых типах аккумуляторов, например, в железо-никелевых. Однако водные растворы гидроксида калия имеют более высокую ионную проводимость по сравнению с растворами гидроксида натрия той же концентрации. Это означает, что аккумуляторы с калиевым электролитом имеют меньшее внутреннее сопротивление и лучше работают при больших нагрузках и низких температурах.

3) калия: Гидроксид калия ($KOH$) является основным электролитом, используемым в подавляющем большинстве современных щелочных аккумуляторов (никель-кадмиевых, никель-металл-гидридных) и первичных элементов питания (алкалиновых батареек). Его выбор обусловлен именно высокой ионной проводимостью его водных растворов, что обеспечивает превосходные рабочие характеристики источников тока.

4) кальция: Гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) является малорастворимым в воде основанием. Его насыщенный раствор (известковая вода) имеет очень низкую концентрацию гидроксид-ионов и, как следствие, низкую электропроводность. По этой причине он абсолютно не подходит для роли электролита в аккумуляторах.

Исходя из анализа, в современных щелочных аккумуляторах используют гидроксид калия.

Ответ: 3

9. Сульфат кальция встречается в природе в виде осадочной по-роды

1) гипса

2) известняка

3) алебастра

4) горькой соли

Решение

Вопрос заключается в том, чтобы определить, в виде какой осадочной породы в природе встречается сульфат кальция ($CaSO_4$). Проанализируем каждый из предложенных вариантов.

1) гипса

Гипс — это минерал из класса сульфатов, по составу представляющий собой водный сульфат кальция с химической формулой $CaSO_4 \cdot 2H_2O$. Гипс является типичной осадочной горной породой, образующейся в результате испарения воды в соляных озерах и морях. Этот вариант является правильным.

2) известняка

Известняк — это осадочная порода, которая состоит в основном из карбоната кальция ($CaCO_3$) в форме минерала кальцита. Следовательно, это не сульфат кальция. Этот вариант неверный.

3) алебастра

Алебастр — это мелкозернистая разновидность гипса. По химическому составу он также является водным сульфатом кальция. Однако гипс — это общее название для минерала и горной породы, а алебастр — лишь одна из его форм. В контексте вопроса о названии осадочной породы, гипс является более общим и правильным термином.

4) горькой соли

Горькая соль (также известная как английская соль или эпсомит) — это минерал, который является водным сульфатом магния, его формула $MgSO_4 \cdot 7H_2O$. Так как это соединение магния, а не кальция, этот вариант не подходит.

Сравнивая варианты, мы приходим к выводу, что наиболее точным и общепринятым названием для осадочной породы, состоящей из сульфата кальция, является гипс.

Ответ: 1) гипса.

10. Жёсткой называют воду с повышенным содержанием катионов

1) кальция и магния

2) магния и натрия

3) кальция и калия

4) калия и магния

Жёсткость воды — это характеристика, которая определяется концентрацией в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов. Основными ионами, обусловливающими жёсткость, являются катионы кальция ($Ca^{2+}$) и магния ($Mg^{2+}$).

Различают временную (карбонатную) и постоянную (некарбонатную) жёсткость.

• Временная жёсткость вызвана присутствием гидрокарбонатов кальция $Ca(HCO_3)_2$ и магния $Mg(HCO_3)_2$. Она устраняется при кипячении, так как эти соли разлагаются с образованием нерастворимых карбонатов.
• Постоянная жёсткость обусловлена наличием других солей, таких как сульфаты и хлориды кальция и магния ($CaCl_2$, $MgCl_2$, $CaSO_4$, $MgSO_4$).

Катионы щелочных металлов, такие как натрий ($Na^{+}$) и калий ($K^{+}$), не влияют на жёсткость воды, так как их соли хорошо растворимы и не образуют накипи или нерастворимых соединений с мылом. В ионообменных фильтрах для умягчения воды ионы жёсткости ($Ca^{2+}$ и $Mg^{2+}$) как раз заменяются на ионы натрия или калия.

Исходя из этого, вода с повышенным содержанием катионов кальция и магния называется жёсткой. Проанализируем предложенные варианты:

1. кальция и магния - это правильное определение.
2. магния и натрия - неверно, так как натрий не вызывает жёсткость.
3. кальция и калия - неверно, так как калий не вызывает жёсткость.
4. калия и магния - неверно, так как калий не вызывает жёсткость.

Таким образом, правильный вариант ответа - первый.

Ответ: 1