Страница 132 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

11. Оксид калия вступает в реакцию с каждым из двух веществ:

1) хлоридом натрия и гидроксидом кальция

2) оксидом углерода(IV) и серной кислотой

3) соляной кислотой и водой

4) оксидом углерода(II) и азотной кислотой

5) водой и оксидом меди(II)

Решение

Оксид калия ($K_2O$) является оксидом щелочного металла и проявляет ярко выраженные основные свойства. Это означает, что он будет реагировать с веществами кислотного характера (кислотами, кислотными оксидами) и с водой. Проанализируем каждую предложенную пару веществ.

1) хлоридом натрия и гидроксидом кальция

Хлорид натрия ($NaCl$) — это соль, образованная сильным основанием и сильной кислотой. Оксид калия, будучи основным оксидом, с ней не взаимодействует. Гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) — это основание. Основные оксиды не реагируют с основаниями. Следовательно, оксид калия не вступает в реакцию ни с одним из этих веществ.

2) оксидом углерода(IV) и серной кислотой

Оксид углерода(IV) ($CO_2$) является кислотным оксидом. Основный оксид калия реагирует с ним с образованием соли (карбоната калия):
$K_2O + CO_2 \rightarrow K_2CO_3$
Серная кислота ($H_2SO_4$) — сильная кислота. Оксид калия вступает с ней в реакцию нейтрализации, в результате которой образуются соль (сульфат калия) и вода:
$K_2O + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + H_2O$
Таким образом, оксид калия реагирует с обоими веществами в этой паре.

3) соляной кислотой и водой

Соляная кислота ($HCl$) является сильной кислотой, и оксид калия реагирует с ней, образуя соль и воду:
$K_2O + 2HCl \rightarrow 2KCl + H_2O$
Оксид калия — это оксид активного щелочного металла, поэтому он бурно реагирует с водой ($H_2O$) с образованием щёлочи — гидроксида калия:
$K_2O + H_2O \rightarrow 2KOH$
Таким образом, оксид калия также реагирует с обоими веществами в этой паре.

4) оксидом углерода(II) и азотной кислотой

Оксид углерода(II) ($CO$) является несолеобразующим (безразличным) оксидом и не реагирует с основными оксидами, такими как $K_2O$. С азотной кислотой ($HNO_3$) оксид калия реагирует: $K_2O + 2HNO_3 \rightarrow 2KNO_3 + H_2O$. Поскольку реакция идет только с одним из двух веществ, этот вариант не является правильным.

5) водой и оксидом меди(II)

С водой ($H_2O$) оксид калия реагирует, как показано выше. Оксид меди(II) ($CuO$) также является основным оксидом. Два основных оксида друг с другом не взаимодействуют. Следовательно, этот вариант не является правильным.

Анализ показывает, что химически корректными являются два варианта: 2 и 3. В обоих случаях оксид калия реагирует с каждым из предложенных веществ. Однако, как правило, в таких заданиях требуется выбрать один, наиболее характерный ответ. Ключевые свойства основного оксида — это его способность реагировать с кислотами и кислотными оксидами. Вариант 2 (оксид углерода(IV) и серная кислота) идеально представляет эти два класса реагентов. Реакция с водой (из варианта 3) является свойством не всех основных оксидов, а лишь оксидов наиболее активных металлов. Поэтому вариант 2 считается наиболее полным и общим ответом, описывающим химические свойства $K_2O$ как типичного основного оксида.

Ответ: 2

12. Установите соответствие между реагентами и продуктами реакции.

РЕАГЕНТЫПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ

А) $CaCO_3$ и $HCl \rightarrow$

Б) $CaO$ и $H_2O \rightarrow$

В) $Ca$ и $H_2O \rightarrow$

1) $Ca(OH)_2$

2) $CaO$ и $H_2$

3) $CaCl_2$ и $H_2O$

4) $H_2O$, $CO_2$ и $CaCl_2$

5) $Ca(OH)_2$ и $H_2$

А) $CaCO_3$ и $HCl \rightarrow$
Реакция между карбонатом кальция ($CaCO_3$), который является солью, и соляной кислотой ($HCl$) относится к реакциям ионного обмена. В результате взаимодействия сильной кислоты с солью более слабой кислоты образуется новая соль и новая кислота. В данном случае образуется хлорид кальция ($CaCl_2$) и угольная кислота ($H_2CO_3$). Угольная кислота является неустойчивой и сразу разлагается на воду ($H_2O$) и углекислый газ ($CO_2$).
Уравнение реакции: $CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2$
Таким образом, продуктами реакции являются хлорид кальция, вода и углекислый газ. Этот набор продуктов соответствует варианту 4.
Ответ: 4

Б) $CaO$ и $H_2O \rightarrow$
Реакция между оксидом кальция ($CaO$), который является основным оксидом, и водой ($H_2O$) является реакцией соединения. Основные оксиды (оксиды щелочных и щелочноземельных металлов) реагируют с водой с образованием соответствующего основания (гидроксида). В данном случае образуется гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$), известный как гашёная известь.
Уравнение реакции: $CaO + H_2O \rightarrow Ca(OH)_2$
Продуктом реакции является гидроксид кальция. Этот продукт соответствует варианту 1.
Ответ: 1

В) $Ca$ и $H_2O \rightarrow$
Реакция между кальцием ($Ca$), активным щелочноземельным металлом, и водой ($H_2O$) является реакцией замещения. Активные металлы, стоящие в ряду напряжений до водорода, вытесняют его из воды. При этом образуется гидроксид металла и выделяется газообразный водород ($H_2$).
Уравнение реакции: $Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2 \uparrow$
Продуктами реакции являются гидроксид кальция и водород. Этот набор продуктов соответствует варианту 5.
Ответ: 5

13. Технический литий массой 9 г, содержащий 20 % примесей, поместили в сосуд с водой. Определите объём выделившегося газа (н. у.).

Дано:

$m_{\text{техн.}}(Li) = 9 \text{ г}$
$\omega(\text{примесей}) = 20 \% \text{ или } 0.2$
Условия нормальные (н. у.)

Найти:

$V(\text{газа}) - ?$

Решение:

1. Примеси не вступают в реакцию с водой. Поэтому сначала найдем массу чистого лития в предоставленном образце. Массовая доля чистого лития $(\omega(Li))$ составляет:

$\omega(Li) = 100\% - \omega(\text{примесей}) = 100\% - 20\% = 80\% = 0.8$

2. Рассчитаем массу чистого лития $(m(Li))$, которая вступит в реакцию:

$m(Li) = m_{\text{техн.}}(Li) \cdot \omega(Li) = 9 \text{ г} \cdot 0.8 = 7.2 \text{ г}$

3. Запишем уравнение химической реакции лития с водой. В результате реакции образуется гидроксид лития и выделяется газообразный водород:

$2Li + 2H_2O \rightarrow 2LiOH + H_2 \uparrow$

Из уравнения видно, что выделившийся газ – это водород $(H_2)$.

4. Найдем количество вещества (в молях) чистого лития. Молярная масса лития $M(Li)$ составляет примерно $7 \text{ г/моль}$.

$n(Li) = \frac{m(Li)}{M(Li)} = \frac{7.2 \text{ г}}{7 \text{ г/моль}} = \frac{7.2}{7} \text{ моль} \approx 1.029 \text{ моль}$

5. Используя стехиометрические коэффициенты в уравнении реакции, найдем количество вещества выделившегося водорода. Соотношение количеств веществ лития и водорода составляет $2:1$.

$n(H_2) = \frac{1}{2} n(Li) = \frac{1}{2} \cdot \frac{7.2}{7} \text{ моль} = \frac{3.6}{7} \text{ моль} \approx 0.514 \text{ моль}$

6. Рассчитаем объем водорода при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем любого газа при н. у. $(V_m)$ равен $22.4 \text{ л/моль}$.

$V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = \frac{3.6}{7} \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = \frac{3.6 \cdot 22.4}{7} \text{ л} = 11.52 \text{ л}$

Ответ: объём выделившегося газа составляет $11.52$ л.

14. Серебристо-белый металл сгорел на воздухе с образованием белого порошка, нерастворимого в воде. Полученный продукт растворился и в соляной кислоте, и в растворе гидроксида натрия. Определите металл. Напишите уравнения протекающих реакций.

Решение

1. Проанализируем условия задачи, чтобы определить металл.

• «Серебристо-белый металл»: Этому описанию соответствует множество металлов, например, алюминий ($Al$), цинк ($Zn$), магний ($Mg$).
• «сгорел на воздухе с образованием белого порошка, нерастворимого в воде»: Это означает, что металл образует оксид белого цвета, который не растворяется в воде. Оксид магния ($MgO$), оксид алюминия ($Al_2O_3$), оксид цинка ($ZnO$) подходят под это описание. Оксиды щелочных и некоторых щелочноземельных металлов ($Na_2O, CaO$) реагируют с водой, поэтому они исключаются.
• «Полученный продукт растворился и в соляной кислоте, и в растворе гидроксида натрия»: Это ключевое свойство. Вещества, которые реагируют как с кислотами, так и с основаниями (щелочами), называются амфотерными. Следовательно, оксид искомого металла является амфотерным.

Из перечисленных выше оксидов ($MgO, Al_2O_3, ZnO$) амфотерными являются оксид алюминия ($Al_2O_3$) и оксид цинка ($ZnO$). Оксид магния ($MgO$) является основным и не будет реагировать с гидроксидом натрия.

Выбирая между алюминием и цинком, учтем, что алюминий — это классический серебристо-белый легкий металл, в то время как цинк чаще описывают как синевато-белый. Поэтому наиболее вероятным металлом является алюминий.

Таким образом, искомый металл — алюминий ($Al$). Продукт его сгорания — оксид алюминия ($Al_2O_3$).

Напишем уравнения протекающих реакций:

1. Горение алюминия на воздухе с образованием оксида алюминия:
$4Al + 3O_2 \xrightarrow{t} 2Al_2O_3$

2. Растворение амфотерного оксида алюминия в соляной кислоте (проявляет основные свойства):
$Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O$

3. Растворение амфотерного оксида алюминия в растворе гидроксида натрия (проявляет кислотные свойства) с образованием комплексной соли — тетрагидроксоалюмината натрия:
$Al_2O_3 + 2NaOH + 3H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4]$

Ответ: Искомый металл — алюминий ($Al$). Уравнения протекающих реакций:
$4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3$
$Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O$
$Al_2O_3 + 2NaOH + 3H_2O \rightarrow 2Na[Al(OH)_4]$

1. Атомы щелочноземельных металлов отличаются друг от друга

1) радиусом атома

2) степенью окисления в оксидах

3) числом валентных электронов

4) высшей степенью окисления

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать свойства щелочноземельных металлов, которые являются элементами 2-й группы главной подгруппы периодической системы. К этим элементам относятся бериллий (Be), магний (Mg), кальций (Ca), стронций (Sr), барий (Ba) и радий (Ra). Элементы одной группы имеют общие свойства, обусловленные одинаковым строением внешнего электронного слоя, а также отличия, связанные с изменением характеристик при движении по группе сверху вниз.

Проанализируем каждый из предложенных вариантов:

1) радиусом атома

При движении по группе сверху вниз с увеличением порядкового номера элемента растет число электронных оболочек. Это приводит к закономерному увеличению радиуса атома. Таким образом, атомы щелочноземельных металлов имеют разные радиусы, которые увеличиваются в ряду Be < Mg < Ca < Sr < Ba < Ra. Следовательно, это их отличительная характеристика.

2) степенью окисления в оксидах

Все щелочноземельные металлы в своих оксидах (общей формулы MeO) проявляют постоянную степень окисления +2, так как они легко отдают два электрона с внешнего слоя. Это их общее свойство, а не отличие.

3) числом валентных электронов

Поскольку все щелочноземельные металлы расположены во 2-й группе, их атомы имеют одинаковое число валентных электронов — два. Электронная конфигурация их внешнего слоя — $ns^2$. Это их фундаментальное общее свойство.

4) высшей степенью окисления

Высшая степень окисления для элементов главных подгрупп, как правило, равна номеру группы. Для всех щелочноземельных металлов (элементов 2-й группы) она равна +2. Это также их общее свойство.

Таким образом, единственной характеристикой из перечисленных, по которой атомы щелочноземельных металлов отличаются друг от друга, является радиус атома.

Ответ: 1

2. Наименее ярко выражены металлические свойства

1) у бария 2) у магния 3) у калия 4) у натрия

Металлические свойства химических элементов, то есть их способность отдавать электроны, изменяются в Периодической системе Д. И. Менделеева по определенным закономерностям. В пределах одного периода (горизонтального ряда) с ростом порядкового номера (слева направо) металлические свойства ослабевают. В пределах одной группы (вертикального столбца) с ростом порядкового номера (сверху вниз) металлические свойства усиливаются.

Чтобы найти элемент с наименее выраженными металлическими свойствами, необходимо сравнить положение предложенных элементов в периодической таблице:

Барий (Ba): 6-й период, IIA группа.
Магний (Mg): 3-й период, IIA группа.
Калий (K): 4-й период, IA группа.
Натрий (Na): 3-й период, IA группа.

Элемент с наименее выраженными металлическими свойствами должен располагаться как можно выше и правее в таблице относительно других.

1. Сравним элементы, находящиеся в одном периоде (3-м): натрий (Na) и магний (Mg). Магний находится правее натрия, поэтому его металлические свойства слабее.
2. Сравним элементы, находящиеся в одной группе (IIA): магний (Mg) и барий (Ba). Магний находится выше бария, поэтому его металлические свойства слабее.
3. Сравним магний (3-й период, IIA группа) со всеми остальными. Он находится выше калия (4-й период) и бария (6-й период). Он находится правее натрия (IA группа) и калия (IA группа).

Таким образом, положение магния (выше и правее остальных) указывает на то, что у него самые слабые металлические свойства в этом ряду. Ряд по убыванию металлических свойств: Ba > K > Na > Mg.

Ответ: 2) у магния