Страница 144 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

8. К минералам алюминия не относят

1) боксит

2) сильвинит

3) корунд

4) полевой шпат

Решение

Чтобы найти вариант, который не является минералом алюминия, необходимо рассмотреть химический состав каждого из предложенных наименований.

1) боксит — это комплексная алюминиевая руда, являющаяся главным источником для промышленного получения алюминия. Она состоит в основном из гидроксидов алюминия, таких как гиббсит ($Al(OH)_3$), бёмит ($AlO(OH)$) и диаспор ($AlO(OH)$). Следовательно, боксит относится к минеральному сырью алюминия.

2) сильвинит — это осадочная горная порода, состоящая из механической смеси минералов галита (поваренная соль, $NaCl$) и сильвина (хлорид калия, $KCl$). Алюминий в составе сильвинита отсутствует. Данная порода является важным источником калийных солей.

3) корунд — это минерал, который по химическому составу является оксидом алюминия ($Al_2O_3$). Он обладает очень высокой твердостью. Его ювелирные разновидности известны как рубин и сапфир. Таким образом, корунд — это минерал алюминия.

4) полевой шпат — это обширная группа породообразующих минералов из класса алюмосиликатов. В их состав всегда входит алюминий. Примерами могут служить ортоклаз ($KAlSi_3O_8$), альбит ($NaAlSi_3O_8$) и анортит ($CaAl_2Si_2O_8$). Следовательно, полевые шпаты являются минералами алюминия.

Таким образом, из всех перечисленных вариантов только сильвинит не содержит в своем составе алюминий и не является его минералом.

Ответ: 2) сильвинит.

9. Сокращённое ионное уравнение $H^+ + OH^- = H_2O$ соответствует взаимодействию веществ, формулы которых

1) $H_2SiO_3$ и $KOH$

2) $HCl$ и $Al(OH)_3$

3) $H_2SO_4$ и $NaOH$

4) $HNO_3$ и $Al(OH)_3$

Решение

Сокращенное ионное уравнение $H^+ + OH^- = H_2O$ описывает реакцию нейтрализации, в которой ионы водорода ($H^+$) от кислоты и гидроксид-ионы ($OH^-$) от основания соединяются, образуя воду ($H_2O$). Такое уравнение возможно только в том случае, когда и кислота, и основание являются сильными электролитами, то есть полностью диссоциируют на ионы в водном растворе. Слабые или нерастворимые кислоты и основания записываются в ионных уравнениях в молекулярном виде.

Проанализируем каждую пару веществ:

1) $H_2SiO_3$ и $KOH$

Кремниевая кислота ($H_2SiO_3$) — это слабая и нерастворимая в воде кислота. Гидроксид калия ($KOH$) — сильное, растворимое основание (щёлочь). Поскольку $H_2SiO_3$ — слабый нерастворимый электролит, она не диссоциирует на ионы.

Молекулярное уравнение: $H_2SiO_3 + 2KOH \rightarrow K_2SiO_3 + 2H_2O$

Полное ионное уравнение: $H_2SiO_3(s) + 2K^+ + 2OH^- \rightarrow 2K^+ + SiO_3^{2-} + 2H_2O$

Сокращенное ионное уравнение: $H_2SiO_3(s) + 2OH^- \rightarrow SiO_3^{2-} + 2H_2O$.

2) $HCl$ и $Al(OH)_3$

Соляная кислота ($HCl$) — сильная кислота. Гидроксид алюминия ($Al(OH)_3$) — слабое, нерастворимое в воде основание. $Al(OH)_3$ в ионном уравнении записывается в молекулярной форме.

Молекулярное уравнение: $3HCl + Al(OH)_3 \rightarrow AlCl_3 + 3H_2O$

Полное ионное уравнение: $3H^+ + 3Cl^- + Al(OH)_3(s) \rightarrow Al^{3+} + 3Cl^- + 3H_2O$

Сокращенное ионное уравнение: $3H^+ + Al(OH)_3(s) \rightarrow Al^{3+} + 3H_2O$.

3) $H_2SO_4$ и $NaOH$

Серная кислота ($H_2SO_4$) — сильная кислота. Гидроксид натрия ($NaOH$) — сильное, растворимое основание (щёлочь). Оба вещества являются сильными электролитами и в растворе полностью диссоциируют на ионы.

Молекулярное уравнение: $H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$

Полное ионное уравнение: $2H^+ + SO_4^{2-} + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + 2H_2O$

Ионы $Na^+$ и $SO_4^{2-}$ являются ионами-наблюдателями и сокращаются.

Сокращенное ионное уравнение: $2H^+ + 2OH^- \rightarrow 2H_2O$. После деления всех коэффициентов на 2, получаем: $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$. Это соответствует искомому уравнению.

4) $HNO_3$ и $Al(OH)_3$

Азотная кислота ($HNO_3$) — сильная кислота. Гидроксид алюминия ($Al(OH)_3$) — слабое, нерастворимое основание. $Al(OH)_3$ в ионном уравнении записывается в молекулярной форме.

Молекулярное уравнение: $3HNO_3 + Al(OH)_3 \rightarrow Al(NO_3)_3 + 3H_2O$

Полное ионное уравнение: $3H^+ + 3NO_3^- + Al(OH)_3(s) \rightarrow Al^{3+} + 3NO_3^- + 3H_2O$

Сокращенное ионное уравнение: $3H^+ + Al(OH)_3(s) \rightarrow Al^{3+} + 3H_2O$.

Следовательно, заданному сокращенному ионному уравнению соответствует только реакция между серной кислотой и гидроксидом натрия.

Ответ: 3

10. Массовая доля алюминия в фосфате алюминия составляет

1) 22,1 %

2) 22,6 %

3) 23,1 %

4) 31,2 %

Дано:

Соединение: фосфат алюминия ($AlPO_4$).

Найти:

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

Решение:

Массовая доля элемента в химическом соединении вычисляется по формуле:

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

где:

• $\omega(Э)$ - массовая доля элемента,
• $n$ - количество атомов данного элемента в молекуле (индекс),
• $Ar(Э)$ - относительная атомная масса элемента,
• $M(вещества)$ - относительная молекулярная масса вещества.

1. Запишем химическую формулу фосфата алюминия. Алюминий ($Al$) в соединениях обычно проявляет валентность III, а фосфат-ион ($PO_4$) имеет заряд -3. Следовательно, формула соединения - $AlPO_4$.

2. Найдем относительные атомные массы элементов, используя периодическую систему Д.И. Менделеева (округляя до целых чисел):

• Относительная атомная масса алюминия: $Ar(Al) = 27$
• Относительная атомная масса фосфора: $Ar(P) = 31$
• Относительная атомная масса кислорода: $Ar(O) = 16$

3. Вычислим относительную молекулярную массу фосфата алюминия ($AlPO_4$):

$M(AlPO_4) = Ar(Al) + Ar(P) + 4 \cdot Ar(O) = 27 + 31 + 4 \cdot 16 = 27 + 31 + 64 = 122$

4. Рассчитаем массовую долю алюминия в $AlPO_4$. В одной формульной единице $AlPO_4$ содержится один атом алюминия ($n=1$).

$\omega(Al) = \frac{1 \cdot Ar(Al)}{M(AlPO_4)} \cdot 100\% = \frac{27}{122} \cdot 100\% \approx 0.2213 \cdot 100\% \approx 22,13\%$

Полученное значение, округленное до десятых, составляет 22,1 %, что соответствует варианту ответа 1.

Ответ: 22,1 %.

11. Гидроксид алюминия может взаимодействовать с веществами, формулы которых

1) $CuO$

2) $Pb$

3) $CO_2$

4) $H_2SO_4$

5) $KOH$

Гидроксид алюминия ($Al(OH)_3$) является амфотерным гидроксидом. Это означает, что он проявляет двойственные химические свойства: он может реагировать как с кислотами (проявляя себя как основание), так и с сильными основаниями, то есть щелочами (проявляя себя как кислота). Проанализируем каждый из предложенных вариантов.

1) CuO

Оксид меди(II) ($CuO$) является основным оксидом. Вещества с одинаковым характером (в данном случае, основное основание и основной оксид) друг с другом не взаимодействуют. Реакция не протекает.

2) Pb

Свинец ($Pb$) — это металл. Гидроксид алюминия не обладает ни окислительными свойствами, ни достаточной кислотной силой, чтобы реагировать с металлом свинцом в стандартных условиях.

3) CO₂

Диоксид углерода ($CO_2$), или углекислый газ, является кислотным оксидом. Однако гидроксид алюминия — очень слабое и нерастворимое основание. Угольная кислота, которую образует $CO_2$ при растворении в воде, также является очень слабой. Реакция между слабым нерастворимым основанием и слабым кислотным оксидом практически не идет. Более того, углекислый газ пропускают через растворы алюминатов для осаждения гидроксида алюминия.

4) H₂SO₄

Серная кислота ($H_2SO_4$) — это сильная кислота. Гидроксид алюминия, проявляя свои основные свойства, вступает с ней в реакцию нейтрализации. В результате образуются соль (сульфат алюминия) и вода.

Уравнение реакции: $2Al(OH)_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 6H_2O$.

5) KOH

Гидроксид калия ($KOH$) — это сильное растворимое основание (щёлочь). В реакции со щелочью амфотерный гидроксид алюминия проявляет кислотные свойства. При взаимодействии в водном растворе образуется растворимая комплексная соль — тетрагидроксоалюминат калия.

Уравнение реакции: $Al(OH)_3 + KOH \rightarrow K[Al(OH)_4]$.

Таким образом, гидроксид алюминия способен взаимодействовать с серной кислотой и гидроксидом калия.

Ответ: 4, 5.

12. Установите соответствие между реагентами и продуктами реакции.

РЕАГЕНТЫ

А) $Al_2O_3$, $KOH$ и $H_2O$

Б) $Al_2O_3$ и $K_2O$

В) $Al(OH)_3$ и $KOH$

ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ

1) $KAlO_2$ и $H_2O$

2) $K[Al(OH)_4]$ и $H_2$

3) $K[Al(OH)_4]$

4) $K[Al(OH)_4]$ и $H_2O$

5) $KAlO_2$

А) $Al_2O_3$, $KOH$ и $H_2O$
Оксид алюминия ($Al_2O_3$) — это амфотерный оксид, который реагирует с растворами сильных щелочей. Наличие гидроксида калия ($KOH$) и воды ($H_2O$) в реагентах указывает на то, что реакция протекает в водном растворе. В этих условиях образуется комплексная соль — тетрагидроксоалюминат калия. Уравнение реакции выглядит следующим образом:
$Al_2O_3 + 2KOH + 3H_2O \rightarrow 2K[Al(OH)_4]$
Единственным продуктом реакции является тетрагидроксоалюминат калия. Этот продукт соответствует варианту ответа 3.
Ответ: 3

Б) $Al_2O_3$ и $K_2O$
В данном случае происходит взаимодействие амфотерного оксида ($Al_2O_3$) с основным оксидом ($K_2O$). Такие реакции, как правило, протекают при сплавлении (высокой температуре) реагентов. В результате реакции образуется средняя соль — алюминат калия.
Уравнение реакции:
$Al_2O_3 + K_2O \xrightarrow{t} 2KAlO_2$
Продуктом реакции является алюминат калия. Этот продукт соответствует варианту ответа 5.
Ответ: 5

В) $Al(OH)_3$ и $KOH$
Гидроксид алюминия ($Al(OH)_3$) — амфотерный гидроксид, который может реагировать с гидроксидом калия ($KOH$) как в растворе, так и при сплавлении. Реакция в водном растворе привела бы к образованию $K[Al(OH)_4]$ (вариант 3), но этот вариант уже соотнесен с пунктом А. Следовательно, здесь имеется в виду реакция при сплавлении. При нагревании смеси гидроксида алюминия и гидроксида калия происходит образование алюмината калия и выделение воды.
Уравнение реакции:
$Al(OH)_3 + KOH \xrightarrow{t} KAlO_2 + 2H_2O$
Продуктами реакции являются алюминат калия и вода. Эта пара продуктов соответствует варианту ответа 1.
Ответ: 1

13. В раствор, полученный при взаимодействии оксида алюминия с соляной кислотой, по каплям добавляли разбавленный раствор гидроксида натрия до образования белого студенистого осадка. Полученный осадок растворили в серной кислоте и избытке раствора гидроксида натрия. Напишите уравнения соответствующих реакций.

Решение

Данная задача описывает последовательность химических превращений соединений алюминия. Запишем уравнения реакций для каждого этапа, описанного в условии.

В раствор, полученный при взаимодействии оксида алюминия с соляной кислотой, по каплям добавляли разбавленный раствор гидроксида натрия до образования белого студенистого осадка.

Этот процесс включает в себя две последовательные химические реакции:

1. Взаимодействие оксида алюминия ($Al_2O_3$) с соляной кислотой ($HCl$). Оксид алюминия является амфотерным, но с сильной кислотой он реагирует как основной оксид, образуя соль (хлорид алюминия, $AlCl_3$) и воду.

$$Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O$$

2. К полученному раствору хлорида алюминия добавляют гидроксид натрия ($NaOH$). Происходит реакция ионного обмена, в результате которой образуется нерастворимый в воде белый студенистый осадок гидроксида алюминия ($Al(OH)_3$).

$$AlCl_3 + 3NaOH \rightarrow Al(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$$

Ответ:

$$Al_2O_3 + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2O$$

$$AlCl_3 + 3NaOH \rightarrow Al(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$$

Полученный осадок растворили в серной кислоте и избытке раствора гидроксида натрия.

Гидроксид алюминия ($Al(OH)_3$) является амфотерным гидроксидом, что означает его способность реагировать как с кислотами, так и с основаниями (щелочами).

1. При взаимодействии с серной кислотой ($H_2SO_4$) гидроксид алюминия проявляет свои основные свойства. В результате реакции нейтрализации образуется соль (сульфат алюминия, $Al_2(SO_4)_3$) и вода.

$$2Al(OH)_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 6H_2O$$

2. При взаимодействии с избытком сильного основания, такого как гидроксид натрия ($NaOH$), гидроксид алюминия проявляет свои кислотные свойства. Осадок растворяется с образованием растворимой комплексной соли — тетрагидроксоалюмината натрия ($Na[Al(OH)_4]$).

$$Al(OH)_3 + NaOH_{ (изб.)} \rightarrow Na[Al(OH)_4]$$

Ответ:

$$2Al(OH)_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Al_2(SO_4)_3 + 6H_2O$$

$$Al(OH)_3 + NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_4]$$