Страница 136 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

8. Какая формула соответствует веществу с техническим названи-

ем «поташ»?

1) $MgCO_3$

2) $CaCO_3$

3) $K_2CO_3$

4) $Na_2CO_3$

Решение

Техническое название «поташ» относится к карбонату калия. Это название имеет исторические корни и происходит от старинного метода производства данного вещества: золу, полученную от сжигания древесины или других растений, настаивали на воде в горшках (англ. pot ash — зола в горшке), а затем полученный раствор выпаривали. В результате получали карбонат калия.

Проанализируем предложенные химические формулы:

1) $MgCO_3$ — это карбонат магния. Его тривиальное название — магнезит. Это не поташ.

2) $CaCO_3$ — это карбонат кальция. В природе он встречается в виде мела, известняка, мрамора. Это не поташ.

3) $K_2CO_3$ — это карбонат калия. Именно это вещество и является поташем.

4) $Na_2CO_3$ — это карбонат натрия. Его техническое название — кальцинированная сода или просто сода. Это не поташ.

Следовательно, формула, которая соответствует веществу с техническим названием «поташ», — это $K_2CO_3$.

Ответ: 3) $K_2CO_3$

9. Катион калия окрашивает пламя

1) в красный цвет

2) в жёлтый цвет

3) в синий цвет

4) в фиолетовый цвет

Вопрос касается качественной реакции на катион калия ($K^+$) — окрашивания пламени. Это явление, называемое атомной эмиссией, используется в аналитической химии для определения некоторых элементов, в основном щелочных и щелочноземельных металлов. Суть явления заключается в следующем: при внесении летучего соединения металла в высокотемпературное пламя, электроны в его атомах переходят на более высокие энергетические уровни (возбуждаются). Возбужденное состояние нестабильно, и электроны возвращаются на свои исходные уровни, испуская избыток энергии в виде квантов света. Длина волны (и, соответственно, цвет) этого света строго определена для каждого элемента, так как зависит от строения его электронных оболочек.

Проанализируем предложенные варианты:

1) в красный цвет

Неверно. В красный или карминово-красный цвет пламя окрашивают катионы лития ($Li^+$) и стронция ($Sr^{2+}$).

2) в жёлтый цвет

Неверно. В интенсивный жёлтый цвет пламя окрашивают катионы натрия ($Na^+$). Эта линия настолько яркая, что часто маскирует цвета других ионов, присутствующих в пробе.

3) в синий цвет

Неверно. В синий или сине-фиолетовый цвет пламя окрашивают катионы цезия ($Cs^+$). Также сине-зелёное окрашивание могут давать некоторые соединения меди ($Cu^{2+}$).

4) в фиолетовый цвет

Верно. Катионы калия ($K^+$) придают пламени характерный бледно-фиолетовый (лиловый) цвет. Из-за того, что цвет не очень яркий и может быть замаскирован примесью натрия, для его наблюдения часто используют кобальтовое стекло, которое поглощает жёлтый свет.

Ответ: 4) в фиолетовый цвет.

10. Жёсткая вода имеет повышенное содержание

1) солей калия, магния и натрия

2) солей лития, магния и натрия

3) солей кальция, магния, железа

4) солей меди(II), магния, свинца(IV)

Решение:

Жёсткость воды — это совокупность химических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворенных солей щёлочноземельных металлов, главным образом, кальция ($Ca^{2+}$) и магния ($Mg^{2+}$). Вода с высоким содержанием этих ионов называется жёсткой. Она вызывает образование накипи на нагревательных элементах и плохо вспенивает мыло.

Рассмотрим предложенные варианты:

1) солей калия, магния и натрия
Этот вариант неверен. Соли щелочных металлов, таких как калий ($K^+$) и натрий ($Na^+$), не вызывают жёсткость воды. Хотя соли магния ($Mg^{2+}$) являются одной из причин жёсткости, присутствие в варианте солей натрия и калия делает его в целом неправильным.

2) солей лития, магния и натрия
Этот вариант также неверен. Соли лития ($Li^+$) и натрия ($Na^+$) относятся к солям щелочных металлов и не влияют на жёсткость воды.

3) солей кальция, магния, железа
Этот вариант является правильным. Основными ионами, определяющими жёсткость, являются ионы кальция ($Ca^{2+}$) и магния ($Mg^{2+}$). Ионы других поливалентных металлов, например, железа ($Fe^{2+}$/$Fe^{3+}$) и марганца ($Mn^{2+}$), также могут вносить вклад в общую жёсткость, если присутствуют в заметных концентрациях. Поэтому повышенное содержание солей кальция, магния и железа характерно для жёсткой воды.

4) солей меди(II), магния, свинца(IV)
Этот вариант неверен. Соли тяжёлых металлов, таких как медь ($Cu^{2+}$) и свинец ($Pb^{4+}$), являются токсичными загрязнителями, их содержание в воде строго нормируется. Они не являются основной причиной природной жёсткости воды.

Таким образом, правильный ответ должен включать основные ионы, вызывающие жёсткость, — кальций и магний, а также возможное присутствие железа.

Ответ: 3) солей кальция, магния, железа

11. С литием и его оксидом взаимодействуют

1) хлор

2) оксид магния

3) соляная кислота

4) оксид фосфора(V)

5) вода

Чтобы определить, какие из предложенных веществ взаимодействуют и с литием, и с его оксидом, необходимо проанализировать химические свойства лития (Li), оксида лития ($Li_2O$) и каждого из веществ в списке.

• Литий ($Li$) — это щелочной металл, очень активный химически. Он является сильным восстановителем, реагирует с неметаллами, водой, кислотами и некоторыми оксидами.
• Оксид лития ($Li_2O$) — это основный оксид. Он реагирует с кислотами, кислотными оксидами и водой с образованием основания.

Рассмотрим каждый вариант:

1) хлор

Литий как активный металл взаимодействует с хлором (галогеном), образуя соль — хлорид лития:

$2Li + Cl_2 \rightarrow 2LiCl$

Оксид лития ($Li_2O$) является основным оксидом и в обычных условиях с хлором не реагирует.

Ответ: не подходит, так как хлор не взаимодействует с оксидом лития.

2) оксид магния

Литий — более активный металл, чем магний, поэтому он может восстанавливать магний из его оксида при нагревании:

$2Li + MgO \xrightarrow{t^\circ} Li_2O + Mg$

Оксид лития ($Li_2O$) и оксид магния ($MgO$) оба являются основными оксидами и друг с другом не взаимодействуют.

Ответ: не подходит, так как оксид магния не взаимодействует с оксидом лития.

3) соляная кислота

Литий, как металл, стоящий в ряду активности до водорода, вытесняет его из кислот:

$2Li + 2HCl \rightarrow 2LiCl + H_2\uparrow$

Оксид лития, как основный оксид, реагирует с соляной кислотой (реакция нейтрализации) с образованием соли и воды:

$Li_2O + 2HCl \rightarrow 2LiCl + H_2O$

Ответ: подходит, так как соляная кислота взаимодействует и с литием, и с его оксидом.

4) оксид фосфора(V)

Литий, как сильный восстановитель, реагирует с кислотным оксидом фосфора(V):

$10Li + P_2O_5 \xrightarrow{t^\circ} 5Li_2O + 2P$

Оксид лития (основный оксид) реагирует с оксидом фосфора(V) (кислотный оксид), образуя соль — фосфат лития:

$3Li_2O + P_2O_5 \rightarrow 2Li_3PO_4$

Ответ: подходит, так как оксид фосфора(V) взаимодействует и с литием, и с его оксидом.

5) вода

Литий, как щелочной металл, активно реагирует с водой, образуя щёлочь и водород:

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

Оксид лития реагирует с водой с образованием соответствующего основания — гидроксида лития:

$Li_2O + H_2O \rightarrow 2LiOH$

Ответ: подходит, так как вода взаимодействует и с литием, и с его оксидом.

12. Установите соответствие между реагентами и продуктами реакции.

РЕАГЕНТЫ

А) $Ca(OH)_2$ и $CO_2$ (недостаток)

Б) $Ca$ и $H_2O$

В) $Ca(OH)_2$ и $CO_2$ (избыток)

ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ

1) $Ca(OH)_2$ и $H_2$

2) $CaCO_3$ и $H_2$

3) $CaCO_3$ и $H_2O$

4) $Ca(HCO_3)_2$

5) $CaO$ и $H_2$

А) Ca(OH)₂ и CO₂ (недостаток)

При взаимодействии гидроксида кальция $Ca(OH)_2$ (известковая вода) с недостаточным количеством оксида углерода(IV) $CO_2$ происходит реакция нейтрализации, в результате которой образуется средняя соль — нерастворимый в воде карбонат кальция $CaCO_3$ (выпадает в виде белого осадка) и вода $H_2O$.

Уравнение химической реакции:

$Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$

Таким образом, продуктами реакции являются карбонат кальция и вода, что соответствует варианту 3.

Ответ: 3

Б) Ca и H₂O

Кальций — это активный щелочноземельный металл, который реагирует с водой. В ходе этой реакции замещения атом кальция вытесняет один атом водорода из каждой из двух молекул воды, образуя гидроксид кальция $Ca(OH)_2$ и газообразный водород $H_2$.

Уравнение химической реакции:

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

Продуктами реакции являются гидроксид кальция и водород, что соответствует варианту 1.

Ответ: 1

В) Ca(OH)₂ и CO₂ (избыток)

Если через раствор гидроксида кальция пропускать избыточное количество углекислого газа, то реакция протекает в две стадии. Сначала, как и в пункте А, образуется нерастворимый карбонат кальция $CaCO_3$. Затем этот осадок реагирует с избытком углекислого газа и водой, образуя растворимую кислую соль — гидрокарбонат кальция $Ca(HCO_3)_2$. В результате осадок растворяется.

Суммарное уравнение реакции:

$Ca(OH)_2 + 2CO_2 \rightarrow Ca(HCO_3)_2$

Конечным продуктом в данном случае является гидрокарбонат кальция, что соответствует варианту 4.

Ответ: 4

13. При взаимодействии щелочного металла массой 3,42 г с водой выделился водород объёмом 448 мл (н. у.). Определите этот металл. Ответ подтвердите расчётами.

Дано:

Масса щелочного металла, $m(Me) = 3,42$ г
Объем выделившегося водорода, $V(H_2) = 448$ мл (н. у.)

Найти:

Определить неизвестный щелочной металл (Me).

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия щелочного металла с водой в общем виде. Щелочные металлы (элементы IА группы) имеют валентность I. Обозначим неизвестный металл как Me.

$2Me + 2H_2O \rightarrow 2MeOH + H_2 \uparrow$

2. Рассчитаем количество вещества (в молях) выделившегося водорода ($H_2$). При нормальных условиях (н. у.) молярный объем любого газа ($V_m$) равен 22,4 л/моль.

Сначала переведем объем водорода из миллилитров в литры:
$V(H_2) = 448 \text{ мл} = 0,448 \text{ л}$

Теперь найдем количество вещества водорода:

$n(H_2) = \frac{V(H_2)}{V_m} = \frac{0,448 \text{ л}}{22,4 \text{ л/моль}} = 0,02$ моль.

3. По уравнению реакции найдем количество вещества щелочного металла, вступившего в реакцию. Из стехиометрических коэффициентов видно, что на 1 моль выделившегося водорода приходится 2 моль металла.

$\frac{n(Me)}{2} = \frac{n(H_2)}{1} \implies n(Me) = 2 \cdot n(H_2)$

$n(Me) = 2 \cdot 0,02 \text{ моль} = 0,04$ моль.

4. Зная массу и количество вещества металла, определим его молярную массу ($M$).

$M(Me) = \frac{m(Me)}{n(Me)} = \frac{3,42 \text{ г}}{0,04 \text{ моль}} = 85,5$ г/моль.

5. Сравним полученную молярную массу с молярными массами щелочных металлов из периодической системы Д.И. Менделеева:

• Li (Литий) - 6,94 г/моль
• Na (Натрий) - 22,99 г/моль
• K (Калий) - 39,10 г/моль
• Rb (Рубидий) - 85,47 г/моль
• Cs (Цезий) - 132,91 г/моль

Рассчитанная молярная масса (85,5 г/моль) наиболее близка к молярной массе рубидия (Rb). Следовательно, неизвестный металл — это рубидий.

Ответ: неизвестный щелочной металл — рубидий (Rb).