Страница 134 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

10. Временная жёсткость воды обусловлена

1) повышенным содержанием гидрокарбонатов кальция, магния и железа(II)

2) повышенным содержанием растворимых солей кальция, магния и натрия

3) наличием в ней хлоридов и сульфатов кальция, магния и железа

4) наличием в ней растворимых солей кальция и магния (

Решение

Жёсткость воды — это совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворённых солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция ($Ca^{2+}$) и магния ($Mg^{2+}$).

Общую жёсткость подразделяют на два типа:

• Временная (карбонатная) жёсткость. Она обусловлена присутствием в воде гидрокарбонатов (бикарбонатов) кальция, магния и иногда железа(II). Формулы этих солей: $Ca(HCO_3)_2$, $Mg(HCO_3)_2$, $Fe(HCO_3)_2$. Временной эта жёсткость называется потому, что её можно устранить простым кипячением воды. При нагревании растворимые гидрокарбонаты разлагаются, образуя нерастворимые карбонаты (накипь), воду и углекислый газ.
  $Ca(HCO_3)_2 \xrightarrow{t} CaCO_3 \downarrow + H_2O + CO_2 \uparrow$
  $Mg(HCO_3)_2 \xrightarrow{t} MgCO_3 \downarrow + H_2O + CO_2 \uparrow$
• Постоянная (некарбонатная) жёсткость. Она вызвана наличием в воде солей сильных кислот: сульфатов, хлоридов кальция и магния ($CaSO_4, MgSO_4, CaCl_2, MgCl_2$ и др.). Эта жёсткость не устраняется кипячением.

Проанализируем предложенные варианты:

1) повышенным содержанием гидрокарбонатов кальция, магния и железа(II)
Данное утверждение полностью соответствует определению временной жёсткости. Это правильный вариант.

2) повышенным содержанием растворимых солей кальция, магния и натрия
Соли натрия ($Na^+$) не влияют на жёсткость воды. Поэтому этот вариант некорректен.

3) наличием в ней хлоридов и сульфатов кальция, магния и железа
Хлориды и сульфаты указанных металлов обусловливают постоянную, а не временную жёсткость. Этот вариант неверный.

4) наличием в ней растворимых солей кальция и магния
Это определение общей жёсткости воды, которая включает в себя как временную, так и постоянную. Ответ слишком общий и не уточняет причину именно временной жёсткости.

Следовательно, единственно верным и точным ответом на вопрос о причине временной жёсткости воды является первый вариант.

Ответ: 1

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

1) гидроксидом кальция и водой

2) оксидом углерода(IV) и серой

3) соляной кислотой и гидроксидом натрия

4) оксидом калия и оксидом серы(VI)

5) водой и серной кислотой

Решение

Оксид бериллия ($BeO$) является амфотерным оксидом. Амфотерность означает, что вещество способно проявлять и кислотные, и основные свойства, то есть реагировать как с кислотами, так и с сильными основаниями (щелочами). Чтобы найти правильный ответ, необходимо проанализировать каждую предложенную пару веществ.

1) гидроксидом кальция и водой
Оксид бериллия не реагирует с водой ($H_2O$) в обычных условиях из-за своей химической инертности и высокой энергии кристаллической решетки. Поскольку реакция не идет с одним из веществ в паре, этот вариант не подходит.

2) оксидом углерода(IV) и серой
Оксид бериллия не вступает в реакцию с простым веществом — серой ($S$). Следовательно, этот вариант является неверным.

3) соляной кислотой и гидроксидом натрия
Этот вариант является верным, так как оксид бериллия реагирует с обоими веществами, демонстрируя свои амфотерные свойства.
- В реакции с соляной кислотой ($HCl$), которая является сильной кислотой, оксид бериллия проявляет основные свойства, образуя соль и воду:
$BeO + 2HCl \rightarrow BeCl_2 + H_2O$
- В реакции с гидроксидом натрия ($NaOH$), который является сильным основанием (щелочью), оксид бериллия проявляет кислотные свойства, образуя комплексную соль (в растворе) или бериллат (при сплавлении):
$BeO + 2NaOH + H_2O \rightarrow Na_2[Be(OH)_4]$
$BeO + 2NaOH \xrightarrow{t} Na_2BeO_2 + H_2O$

4) оксидом калия и оксидом серы(VI)
Оксид бериллия, как амфотерный, способен реагировать и с основным оксидом калия ($K_2O$), и с кислотным оксидом серы(VI) ($SO_3$).
$BeO + K_2O \xrightarrow{t} K_2BeO_2$
$BeO + SO_3 \rightarrow BeSO_4$
Однако эти реакции, особенно с основным оксидом, как правило, требуют высоких температур (сплавления). В контексте стандартных заданий, пара "сильная кислота + сильное основание" (вариант 3) является наиболее классическим и однозначным примером амфотерности.

5) водой и серной кислотой
Как было указано в пункте 1, оксид бериллия не реагирует с водой. Несмотря на то что он реагирует с серной кислотой ($H_2SO_4$), данная пара веществ не является правильным ответом.

Таким образом, единственная пара веществ из предложенных, с каждым из которых оксид бериллия вступает в реакцию, — это соляная кислота и гидроксид натрия.

Ответ: 3

12. Установите соответствие между реагентами и продуктами реакции.

РЕАГЕНТЫ

А) $Na + O_2 \to$

Б) $Na + H_2O \to$

В) $NaOH + BeO + H_2O \to$

ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ

1) $NaOH + H_2$

2) $Na_2O + Be(OH)_2$

3) $Na_2O_2$

4) $Na_2[Be(OH)_4]$

5) $Na_2O$

А) Это реакция взаимодействия щелочного металла натрия с кислородом. При сжигании натрия в кислороде или на воздухе образуется преимущественно пероксид натрия ($Na_2O_2$), а не оксид ($Na_2O$), который получается при недостатке кислорода.

Уравнение реакции горения натрия: $2Na + O_2 \rightarrow Na_2O_2$

Следовательно, продуктом реакции является пероксид натрия, что соответствует варианту 3.

Ответ: 3

Б) Это реакция взаимодействия активного металла натрия с водой. Щелочные металлы бурно реагируют с водой, замещая один атом водорода в молекуле воды. В результате реакции образуется соответствующий гидроксид (щелочь) и выделяется газообразный водород.

Уравнение реакции: $2Na + 2H_2O \rightarrow 2NaOH + H_2\uparrow$

Продукты реакции — гидроксид натрия и водород, что соответствует варианту 1.

Ответ: 1

В) Это реакция взаимодействия сильного основания (гидроксида натрия) с амфотерным оксидом (оксидом бериллия) в водной среде. Амфотерные оксиды и гидроксиды реагируют со щелочами. В присутствии воды (в растворе) происходит образование комплексной соли — тетрагидроксобериллата натрия.

Уравнение реакции: $BeO + 2NaOH + H_2O \rightarrow Na_2[Be(OH)_4]$

Продукт реакции — тетрагидроксобериллат натрия, что соответствует варианту 4.

Ответ: 4

13. При взаимодействии щелочноземельного металла массой 8 г с водой выделился водород объёмом 4,48 л (н. у.). Определите этот металл. Ответ подтвердите расчётами.

Дано:

$m(Ме) = 8 \text{ г}$

$V(H_2) = 4.48 \text{ л}$ (н. у.)

Перевод в СИ:

$m(Ме) = 0.008 \text{ кг}$

$V(H_2) = 0.00448 \text{ м}^3$

Найти:

$Ме - ?$

Решение:

Щелочноземельные металлы (Ме) — это элементы 2-й группы Периодической системы, которые в реакциях проявляют валентность II. Запишем уравнение реакции взаимодействия щелочноземельного металла с водой в общем виде:

$Ме + 2H_2O \rightarrow Ме(OH)_2 + H_2 \uparrow$

1. Найдем количество вещества выделившегося водорода ($H_2$). Объем газа дан при нормальных условиях (н. у.), поэтому для расчета используем молярный объем газов $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$.

$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{4.48 \text{ л}}{22.4 \text{ л/моль}} = 0.2 \text{ моль}$

2. Из уравнения реакции видно, что на 1 моль металла приходится 1 моль водорода. Следовательно, их количества вещества равны:

$n(Ме) = n(H_2) = 0.2 \text{ моль}$

3. Зная массу металла и его количество вещества, рассчитаем молярную массу металла ($M(Ме)$).

$M(Ме) = \frac{m(Ме)}{n(Ме)} = \frac{8 \text{ г}}{0.2 \text{ моль}} = 40 \text{ г/моль}$

4. Молярная масса элемента численно равна его относительной атомной массе. По Периодической системе находим щелочноземельный металл с атомной массой 40. Этим металлом является кальций (Ca).

Ответ: искомый металл – кальций (Ca).

14. Серебристо-белый металл, получаемый из каменной соли, сожгли в колбе с газообразным ядовитым веществом жёлто-зелёного цвета. Полученный продукт растворили в воде и добавили к нему раствор нитрата серебра. Выпал белый творожистый осадок. Определите металл. Напишите уравнения протекающих реакций.

Решение

1. Анализируем условие задачи, чтобы определить вещества. "Серебристо-белый металл, получаемый из каменной соли" - каменная соль это минерал галит, основной компонент которого хлорид натрия ($NaCl$). Методом получения натрия ($Na$) является электролиз расплава хлорида натрия. Натрий - это серебристо-белый щелочной металл. Следовательно, искомый металл – натрий.

2. "Газообразное ядовитое вещество жёлто-зелёного цвета" – это описание хлора ($Cl_2$).

3. Первая реакция – горение натрия в колбе с хлором. При взаимодействии щелочного металла с галогеном образуется соль – хлорид натрия:

$2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$

4. Вторая реакция – к раствору полученного продукта (хлорида натрия, $NaCl$) добавили раствор нитрата серебра ($AgNO_3$). "Выпал белый творожистый осадок" – это качественный признак реакции на хлорид-ионы ($Cl^−$). Осадком является нерастворимый в воде хлорид серебра ($AgCl$). Это реакция ионного обмена:

$NaCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl\downarrow + NaNO_3$

Все описания и реакции соответствуют предположению, что металл – это натрий.

Ответ:

Искомый металл – натрий ($Na$).

Уравнения протекающих реакций:

1. $2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$

2. $NaCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl\downarrow + NaNO_3$