Страница 142 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

8. К минералам алюминия относят

1) сильвин

2) полевой шпат

3) каменную соль

4) известняк

Решение

Для того чтобы ответить на вопрос, необходимо проанализировать химический состав каждого из предложенных вариантов.

1) сильвин — это минерал, который по своему химическому составу является хлоридом калия ($KCl$). Алюминий в его составе отсутствует.

2) полевой шпат — это группа породообразующих минералов из класса алюмосиликатов. Их обобщенная химическая формула — $XAl_nSi_{4-n}O_8$, где $X$ может быть натрием ($Na$), калием ($K$), кальцием ($Ca$) или барием ($Ba$). Примерами являются ортоклаз ($KAlSi_3O_8$) и альбит ($NaAlSi_3O_8$). Наличие алюминия ($Al$) в их составе классифицирует их как минералы алюминия.

3) каменную соль, или галит, — это минерал, состоящий в основном из хлорида натрия ($NaCl$). Алюминий в этом минерале не содержится.

4) известняк — это осадочная горная порода, главным компонентом которой является карбонат кальция ($CaCO_3$) в виде минерала кальцита. Алюминий не является его основным элементом.

Исходя из анализа, единственным минералом из списка, который содержит алюминий в качестве одного из основных элементов, является полевой шпат.

Ответ: 2) полевой шпат.

9. Схеме превращений

$Al^{+3} \rightarrow Al^{0}$

соответствует химическое уравнение

1) $AlCl_3 + 3KOH = Al(OH)_3 + 3KCl$

2) $2Al(OH)_3 = Al_2O_3 + 3H_2O$

3) $Al_2O_3 + 6HNO_3 = 2Al(NO_3)_3 + 3H_2O$

4) $2Al_2O_3 \xrightarrow{\text{электролиз}} 4Al + 3O_2$

Решение

В предложенной схеме превращений $Al^{+3} \rightarrow Al^0$ происходит изменение степени окисления алюминия с +3 на 0. Это процесс восстановления, так как степень окисления понижается. Атом алюминия принимает 3 электрона: $Al^{+3} + 3e^- \rightarrow Al^0$. Необходимо найти химическое уравнение, которое описывает этот процесс.

Проанализируем каждое из предложенных уравнений:

1) $AlCl_3 + 3KOH = Al(OH)_3 + 3KCl$. В этом уравнении степень окисления алюминия в исходном веществе $AlCl_3$ равна +3 (хлор имеет степень окисления -1). В продукте $Al(OH)_3$ степень окисления алюминия также равна +3 (гидроксогруппа $(OH)^-$ имеет заряд -1). Таким образом, степень окисления алюминия не изменяется ($Al^{+3} \rightarrow Al^{+3}$).

2) $2Al(OH)_3 \xrightarrow{t} Al_2O_3 + 3H_2O$. Здесь в исходном веществе $Al(OH)_3$ степень окисления алюминия +3. В продукте $Al_2O_3$ степень окисления кислорода -2, значит, у алюминия степень окисления также +3 ($2 \cdot x + 3 \cdot (-2) = 0 \Rightarrow x = +3$). Степень окисления алюминия не изменяется ($Al^{+3} \rightarrow Al^{+3}$).

3) $Al_2O_3 + 6HNO_3 = 2Al(NO_3)_3 + 3H_2O$. В этой реакции в $Al_2O_3$ степень окисления алюминия +3. В продукте $Al(NO_3)_3$ нитрат-ион $(NO_3)^-$ имеет заряд -1, следовательно, степень окисления алюминия равна +3. Степень окисления алюминия снова не изменяется ($Al^{+3} \rightarrow Al^{+3}$).

4) $2Al_2O_3 \xrightarrow{электролиз} 4Al + 3O_2$. В исходном веществе $Al_2O_3$ степень окисления алюминия +3. В продуктах реакции образуется алюминий в виде простого вещества $Al$, степень окисления которого по определению равна 0. Таким образом, происходит переход $Al^{+3} \rightarrow Al^0$. Это уравнение соответствует заданной схеме превращений.

Ответ: 4

10. Массовая доля алюминия в гидроксиде алюминия составляет

1) 30,4 % 2) 34,6 % 3) 35,1 % 4) 36,2 %

Дано:

Соединение - гидроксид алюминия ($Al(OH)_3$).

Найти:

Массовую долю алюминия ($ \omega(Al) $) в гидроксиде алюминия.

Решение:

Массовая доля элемента в веществе рассчитывается по формуле:

$ \omega(Э) = \frac{n \cdot Ar(Э)}{Mr(вещества)} \cdot 100\% $

где $ \omega(Э) $ — массовая доля элемента, $ n $ — количество атомов этого элемента в одной формульной единице вещества, $ Ar(Э) $ — относительная атомная масса элемента, а $ Mr(вещества) $ — относительная молекулярная (формульная) масса вещества.

1. Химическая формула гидроксида алюминия — $Al(OH)_3$.

2. Найдем относительные атомные массы элементов из Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, округлив их до целых чисел:

• $Ar(Al) = 27$
• $Ar(O) = 16$
• $Ar(H) = 1$

3. Рассчитаем относительную молекулярную массу гидроксида алюминия $Mr(Al(OH)_3)$:

$Mr(Al(OH)_3) = Ar(Al) + 3 \cdot (Ar(O) + Ar(H)) = 27 + 3 \cdot (16 + 1) = 27 + 3 \cdot 17 = 27 + 51 = 78$.

4. В одной формульной единице $Al(OH)_3$ содержится один атом алюминия, то есть $n=1$.

5. Теперь можем рассчитать массовую долю алюминия:

$ \omega(Al) = \frac{1 \cdot Ar(Al)}{Mr(Al(OH)_3)} \cdot 100\% = \frac{1 \cdot 27}{78} \cdot 100\% \approx 0.34615 \cdot 100\% \approx 34,6\% $.

Полученное значение соответствует варианту ответа 2.

Ответ: 2) 34,6 %.

11. Оксид алюминия может взаимодействовать с веществами, фор-мулы которых

1) $HNO_3$

2) $KOH$

3) $Fe(OH)_2$

4) $H_2O$

5) $CaCl_2$

Решение

Оксид алюминия ($Al_2O_3$) является амфотерным оксидом. Это означает, что он способен проявлять как основные, так и кислотные свойства, то есть вступать в реакции как с кислотами, так и с сильными основаниями (щелочами).

Рассмотрим взаимодействие оксида алюминия с каждым из предложенных веществ.

1) $HNO_3$

Азотная кислота ($HNO_3$) является сильной кислотой. Оксид алюминия, проявляя свои основные свойства, будет реагировать с ней. В результате реакции образуется соль нитрат алюминия и вода.
Уравнение реакции: $Al_2O_3 + 6HNO_3 \rightarrow 2Al(NO_3)_3 + 3H_2O$.
Следовательно, оксид алюминия взаимодействует с азотной кислотой.

2) $KOH$

Гидроксид калия ($KOH$) является сильным основанием (щёлочью). Оксид алюминия, проявляя свои кислотные свойства, будет реагировать с ним. В зависимости от условий (в растворе или при сплавлении) образуются разные продукты.
При взаимодействии в водном растворе образуется комплексная соль — тетрагидроксоалюминат калия: $Al_2O_3 + 2KOH + 3H_2O \rightarrow 2K[Al(OH)_4]$.
При сплавлении образуется средняя соль — метаалюминат калия: $Al_2O_3 + 2KOH \xrightarrow{t} 2KAlO_2 + H_2O$.
Следовательно, оксид алюминия взаимодействует с гидроксидом калия.

3) $Fe(OH)_2$

Гидроксид железа(II) ($Fe(OH)_2$) — это нерастворимое в воде слабое основание. Амфотерный оксид алюминия не взаимодействует со слабыми и нерастворимыми основаниями.

4) $H_2O$

Оксид алюминия — химически инертное, нерастворимое в воде соединение. Реакция с водой ($H_2O$) при обычных условиях не протекает. Соответствующий гидроксид, $Al(OH)_3$, получают косвенными методами.

5) $CaCl_2$

Хлорид кальция ($CaCl_2$) — это соль. Оксид алюминия не реагирует с солями в обычных условиях.

Таким образом, из предложенного списка оксид алюминия может взаимодействовать с азотной кислотой ($HNO_3$) и гидроксидом калия ($KOH$).
Ответ: 1, 2.

12. Установите соответствие между реагентами и продуктами реакции.

РЕАГЕНТЫ

А) $AlCl_3$ и $KOH$ (недостаток)

Б) $Al_2O_3$ и $HCl$

В) $AlCl_3$ и $NaOH$ (избыток)

ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ

1) $KAlO_2$ и $KCl$

2) $Al(OH)_3$ и $NaCl$

3) $Na[Al(OH)_4]$ и $NaCl$

4) $AlCl_3$ и $H_2O$

5) $Al(OH)_3$ и $KCl$

Решение

А) AlCl₃ и KOH (недостаток)
При взаимодействии хлорида алюминия ($AlCl_3$) с недостатком гидроксида калия ($KOH$) образуется нерастворимый в воде осадок гидроксида алюминия ($Al(OH)_3$) и соль хлорид калия ($KCl$). Гидроксид алюминия является амфотерным, но так как щелочь в недостатке, он не растворяется с образованием комплексного соединения. Уравнение реакции выглядит следующим образом:
$AlCl_3 + 3KOH \rightarrow Al(OH)_3\downarrow + 3KCl$
Продукты реакции — $Al(OH)_3$ и $KCl$. Это соответствует варианту 5.
Ответ: 5

Б) Al₂O₃ и HCl
Оксид алюминия ($Al_2O_3$) — это амфотерный оксид, который реагирует с сильными кислотами. При его реакции с соляной кислотой ($HCl$) образуются соль хлорид алюминия ($AlCl_3$) и вода ($H_2O$).
Уравнение реакции:
$Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O$
Продукты реакции — $AlCl_3$ и $H_2O$. Это соответствует варианту 4.
Ответ: 4

В) AlCl₃ и NaOH (избыток)
При взаимодействии хлорида алюминия ($AlCl_3$) с избытком гидроксида натрия ($NaOH$) реакция протекает в две стадии. Сначала образуется осадок гидроксида алюминия ($Al(OH)_3$): $AlCl_3 + 3NaOH \rightarrow Al(OH)_3\downarrow + 3NaCl$. Затем, так как гидроксид алюминия амфотерен, он растворяется в избытке щелочи, образуя растворимую комплексную соль — тетрагидроксоалюминат натрия ($Na[Al(OH)_4]$): $Al(OH)_3 + NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_4]$.
Суммарное уравнение реакции:
$AlCl_3 + 4NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_4] + 3NaCl$
Продукты реакции — $Na[Al(OH)_4]$ и $NaCl$. Это соответствует варианту 3.
Ответ: 3

13. Раствор соли, полученной при взаимодействии алюминия с соляной кислотой, разделили на две части. К одной части добавили раствор нитрата серебра и наблюдали образование белого творожистого осадка. К другой части по каплям добавляли разбавленный раствор гидроксида калия до образования белого студенистого осадка. Осадок отфильтровали и прокалили. Напишите уравнения соответствующих реакций.

Решение

1. Сначала определим, какая соль образовалась при взаимодействии алюминия с соляной кислотой. Алюминий реагирует с соляной кислотой, образуя хлорид алюминия и водород.

Уравнение реакции: $2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2\uparrow$

Следовательно, исходный раствор содержит соль — хлорид алюминия ($AlCl_3$).

2. Раствор разделили на две части. К первой части добавили раствор нитрата серебра ($AgNO_3$). Белый творожистый осадок — это хлорид серебра ($AgCl$), который образуется в результате реакции ионного обмена. Эта реакция является качественной на хлорид-ион.

Уравнение реакции: $AlCl_3 + 3AgNO_3 \rightarrow 3AgCl\downarrow + Al(NO_3)_3$

3. Ко второй части раствора хлорида алюминия по каплям добавляли разбавленный раствор гидроксида калия ($KOH$). Белый студенистый осадок — это гидроксид алюминия ($Al(OH)_3$), который является нерастворимым основанием.

Уравнение реакции: $AlCl_3 + 3KOH \rightarrow Al(OH)_3\downarrow + 3KCl$

4. Полученный осадок гидроксида алюминия отфильтровали и прокалили (нагрели до высокой температуры). При прокаливании гидроксид алюминия разлагается на оксид алюминия ($Al_2O_3$) и воду.

Уравнение реакции: $2Al(OH)_3 \xrightarrow{t^\circ} Al_2O_3 + 3H_2O$

Ответ:

Уравнения соответствующих реакций:

1. $2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2\uparrow$

2. $AlCl_3 + 3AgNO_3 \rightarrow 3AgCl\downarrow + Al(NO_3)_3$

3. $AlCl_3 + 3KOH \rightarrow Al(OH)_3\downarrow + 3KCl$

4. $2Al(OH)_3 \xrightarrow{t^\circ} Al_2O_3 + 3H_2O$