Страница 170 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

3. Укажите вещество с ковалентной полярной связью.

1) азот

2) кислород

3) вода

4) оксид калия

Решение

Чтобы найти вещество с ковалентной полярной связью, необходимо проанализировать тип химической связи в каждом из предложенных вариантов. Тип связи зависит от того, атомы каких элементов ее образуют, а точнее, от разницы их электроотрицательностей.

• Ковалентная полярная связь возникает между атомами разных неметаллов. В этом случае общая электронная пара смещается к атому с большей электроотрицательностью, создавая на нем частичный отрицательный заряд ($ \delta- $), а на другом — частичный положительный ($ \delta+ $).
• Ковалентная неполярная связь образуется между атомами одного и того же неметалла. Так как их электроотрицательность одинакова, смещения электронной плотности не происходит.
• Ионная связь формируется между атомами типичного металла и типичного неметалла. Из-за большой разницы в электроотрицательности происходит передача электронов и образование ионов.

Рассмотрим предложенные вещества:

1) азот

Азот, как простое вещество, имеет формулу $N_2$. Молекула состоит из двух одинаковых атомов неметалла (азота). Связь между ними является ковалентной неполярной, поскольку атомы имеют одинаковую электроотрицательность.

2) кислород

Кислород, как простое вещество, имеет формулу $O_2$. Молекула состоит из двух одинаковых атомов неметалла (кислорода). По аналогии с азотом, связь между ними является ковалентной неполярной.

3) вода

Вода имеет химическую формулу $H_2O$. Связи в молекуле воды образуются между атомами двух разных неметаллов — кислорода (O) и водорода (H). Кислород — значительно более электроотрицательный элемент, чем водород. Вследствие этого общие электронные пары в связях O-H смещены к атому кислорода. Такая связь является ковалентной полярной.

4) оксид калия

Оксид калия имеет химическую формулу $K_2O$. Это соединение образовано атомами металла (калия, K) и неметалла (кислорода, O). Разница в их электроотрицательностях очень велика, что приводит к образованию ионной связи.

Таким образом, единственным веществом из предложенного списка, в котором присутствует ковалентная полярная связь, является вода.

Ответ: 3) вода

4. Укажите формулы кислотных оксидов.

1) $SiO_2$ и $N_2O$

2) $N_2O_5$ и $SO_2$

3) $SeO_2$ и $NO$

4) $CO_2$ и $CaO$

Решение

Чтобы найти пару, состоящую только из кислотных оксидов, необходимо классифицировать каждый оксид в предложенных вариантах. Оксиды делятся на кислотные, основные, амфотерные и несолеобразующие.

• Кислотные оксиды, как правило, образованы неметаллами (в степени окисления +3 и выше) или переходными металлами в высоких степенях окисления ($+5$, $+6$, $+7$). Они реагируют с основаниями и основными оксидами.
• Основные оксиды образованы металлами I и II групп (кроме Be) и переходными металлами в низких степенях окисления. Они реагируют с кислотами и кислотными оксидами.
• Несолеобразующие (безразличные) оксиды — это оксиды неметаллов в низких степенях окисления ($+1$, $+2$), которые не вступают в реакции солеобразования (например, $CO$, $NO$, $N_2O$, $SiO$).

Проанализируем каждую предложенную пару:

1) $SiO_2$ и $N_2O$

$SiO_2$ (оксид кремния(IV)) — кислотный оксид, так как кремний — неметалл. Этому оксиду соответствует кремниевая кислота ($H_2SiO_3$). $N_2O$ (оксид азота(I)) — несолеобразующий оксид, так как азот находится в низкой степени окисления +1. Так как в паре один оксид кислотный, а другой несолеобразующий, этот вариант не подходит.

2) $N_2O_5$ и $SO_2$

$N_2O_5$ (оксид азота(V)) — кислотный оксид, так как азот (неметалл) находится в высшей степени окисления +5. Этому оксиду соответствует азотная кислота ($HNO_3$). $SO_2$ (оксид серы(IV)) — кислотный оксид, так как сера — типичный неметалл. Этому оксиду соответствует сернистая кислота ($H_2SO_3$). Оба оксида в этой паре являются кислотными. Этот вариант правильный.

3) $SeO_2$ и $NO$

$SeO_2$ (оксид селена(IV)) — кислотный оксид. Селен — неметалл, аналог серы. $NO$ (оксид азота(II)) — несолеобразующий оксид (степень окисления азота +2). Этот вариант не подходит.

4) $CO_2$ и $CaO$

$CO_2$ (оксид углерода(IV)) — кислотный оксид. Ему соответствует угольная кислота ($H_2CO_3$). $CaO$ (оксид кальция) — основный оксид, так как образован щелочноземельным металлом. Так как в паре один оксид кислотный, а другой основный, этот вариант не подходит.

Таким образом, единственная пара, в которой оба оксида являются кислотными, находится под номером 2.

Ответ: 2

5. Бром взаимодействует с каждым из двух веществ, формулы которых

1) $H_2$ и $MgO$

2) $O_2$ и $CaCl_2$

3) $K$ и $NaI$

4) $CO_2$ и $Ba(OH)_2$

Для решения этой задачи необходимо проанализировать химические свойства брома и его способность вступать в реакции с каждой парой предложенных веществ.

Бром ($Br_2$) — это галоген, активный неметалл. Он вступает в реакции с металлами, некоторыми неметаллами (например, с водородом), вытесняет менее активные галогены (иод) из их солей и реагирует со щелочами (реакция диспропорционирования).

1) H₂ и MgO

Бром реагирует с водородом ($H_2$) при нагревании или под действием света, образуя бромоводород ($HBr$):

$H_2 + Br_2 \xrightarrow{t, h\nu} 2HBr$

Бром не взаимодействует с оксидом магния ($MgO$). $MgO$ — основный оксид, который не реагирует с простым веществом-неметаллом, таким как бром, в обычных условиях.

Поскольку бром реагирует только с одним веществом из пары, этот вариант не подходит.

Ответ: неверно.

2) O₂ и CaCl₂

Бром не реагирует с кислородом ($O_2$) при прямом контакте.

Бром ($Br_2$) является менее активным галогеном, чем хлор ($Cl_2$). В ряду активности галогенов ($F_2 > Cl_2 > Br_2 > I_2$) каждый вышестоящий галоген может вытеснить нижестоящий из его солей. Следовательно, бром не может вытеснить хлор из хлорида кальция ($CaCl_2$).

$Br_2 + CaCl_2 \rightarrow$ реакция не идет.

Бром не реагирует ни с одним из веществ в этой паре, поэтому вариант неверный.

Ответ: неверно.

3) K и NaI

Бром, как активный неметалл, реагирует со щелочными металлами, в том числе с калием ($K$), образуя бромид калия ($KBr$):

$2K + Br_2 \rightarrow 2KBr$

Бром ($Br_2$) является более активным галогеном, чем иод ($I_2$), поэтому он вытесняет иод из раствора иодида натрия ($NaI$):

$Br_2 + 2NaI \rightarrow 2NaBr + I_2\downarrow$

Бром реагирует с каждым из двух веществ, следовательно, этот вариант является правильным.

Ответ: верно.

4) CO₂ и Ba(OH)₂

Бром не реагирует с диоксидом углерода ($CO_2$), который является кислотным оксидом.

Бром вступает в реакцию диспропорционирования с гидроксидом бария ($Ba(OH)_2$), который является щелочью. Продукты реакции зависят от температуры. Например, в холодном растворе:

$2Br_2 + 2Ba(OH)_2 \rightarrow BaBr_2 + Ba(BrO)_2 + 2H_2O$

Поскольку бром реагирует только с одним веществом из пары, этот вариант не подходит.

Ответ: неверно.

6. В изображённый на рисунке сосуд нельзя собрать ни один из двух газов, формулы которых

1) $N_2$ и $NH_3$

2) $H_2$ и $O_2$

3) $NH_3$ и $HCl$

4) $O_2$ и $CH_4$

Решение

На рисунке изображён метод собирания газа путём вытеснения жидкости. Чаще всего в качестве жидкости используют воду. Этот способ основан на том, что газ, поступая в перевёрнутый сосуд, заполненный водой, вытесняет её. Данный метод применим только для газов, которые практически нерастворимы в воде и не реагируют с ней.

Чтобы определить, какую пару газов нельзя собрать этим методом, необходимо проанализировать растворимость каждого газа в воде.

1) $N_2$ и $NH_3$

Азот ($N_2$) — малорастворимый в воде газ. Его можно собирать методом вытеснения воды.

Аммиак ($NH_3$) — газ, который очень хорошо растворяется в воде (около 700 литров $NH_3$ в 1 литре воды при 20°C). При растворении он образует гидрат аммиака. Следовательно, собрать аммиак над водой невозможно, так как он растворится. Так как азот собрать можно, этот вариант не подходит.

2) $H_2$ и $O_2$

Водород ($H_2$) и кислород ($O_2$) — газы, которые плохо растворяются в воде. Оба этих газа успешно собирают методом вытеснения воды. Этот вариант не подходит.

3) $NH_3$ и $HCl$

Аммиак ($NH_3$) — как было указано выше, чрезвычайно хорошо растворим в воде.

Хлороводород ($HCl$) — также чрезвычайно хорошо растворимый в воде газ (около 450 литров $HCl$ в 1 литре воды при 20°C), при растворении которого образуется соляная кислота. Его, как и аммиак, нельзя собирать над водой.

Поскольку оба газа — и аммиак, и хлороводород — очень хорошо растворимы в воде, ни один из них нельзя собрать показанным на рисунке способом. Этот вариант является правильным.

4) $O_2$ и $CH_4$

Кислород ($O_2$) — малорастворимый газ.

Метан ($CH_4$) — практически нерастворим в воде, так как является неполярным веществом.

Оба газа можно собрать методом вытеснения воды. Этот вариант не подходит.

Ответ: 3

7. Верны ли следующие суждения о серной кислоте?

А. Концентрированная серная кислота взаимодействует с медью.

Б. Разбавленная серная кислота не взаимодействует с железом.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

А. Концентрированная серная кислота взаимодействует с медью.

Это суждение является верным. Концентрированная серная кислота ($H_2SO_4$) является сильным окислителем за счет серы в высшей степени окисления +6. Поэтому она способна вступать в реакцию с малоактивными металлами, стоящими в ряду напряжений после водорода, к которым относится медь ($Cu$). Реакция обычно требует нагревания, в результате образуется сульфат меди(II), оксид серы(IV) и вода.

Уравнение реакции: $Cu + 2H_2SO_4(\text{конц.}) \xrightarrow{t} CuSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O$.

Ответ: суждение верно.

Б. Разбавленная серная кислота не взаимодействует с железом.

Это суждение является неверным. Разбавленная серная кислота проявляет свойства типичных кислот. Она реагирует с металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений до водорода, вытесняя его. Железо ($Fe$) находится в этом ряду до водорода, поэтому оно будет реагировать с разбавленной серной кислотой с образованием соли (сульфата железа(II)) и выделением водорода.

Уравнение реакции: $Fe + H_2SO_4(\text{разб.}) \rightarrow FeSO_4 + H_2\uparrow$.

Ответ: суждение неверно.

Таким образом, из двух предложенных суждений верным является только суждение А. Это соответствует варианту ответа под номером 1.

Ответ: 1

8. Реактивом на фосфат-ион $PO_4^{3-}$ служит

1) гидроксид калия

2) соляная кислота

3) нитрат серебра

4) нитрат натрия

Решение

Чтобы определить, какое из предложенных веществ является реактивом на фосфат-ион ($PO_4^{3-}$), необходимо проанализировать возможные реакции каждого вещества с раствором, содержащим фосфат-ионы. Качественной реакцией считается та, которая сопровождается характерным и легко наблюдаемым признаком, таким как выпадение осадка определённого цвета, выделение газа или изменение окраски раствора.

Рассмотрим каждый из предложенных вариантов:

1) гидроксид калия ($KOH$)
Гидроксид калия является сильным основанием. При его добавлении к раствору, содержащему, например, фосфат натрия ($Na_3PO_4$), возможный продукт реакции, фосфат калия ($K_3PO_4$), является хорошо растворимым в воде веществом. Таким образом, видимых изменений (осадка) наблюдаться не будет. Следовательно, гидроксид калия не является реактивом на фосфат-ион.

2) соляная кислота ($HCl$)
Соляная кислота — сильная кислота. Она будет реагировать с фосфат-ионом, который является анионом слабой фосфорной кислоты ($H_3PO_4$). В результате реакции образуется фосфорная кислота: $PO_4^{3-} + 3H^+ \rightarrow H_3PO_4$. Фосфорная кислота хорошо растворима в воде, поэтому ни осадка, ни газа не образуется. Эта реакция не является качественной.

3) нитрат серебра ($AgNO_3$)
Нитрат серебра является классическим реактивом для обнаружения фосфат-ионов. При добавлении раствора нитрата серебра к раствору, содержащему фосфат-ионы, происходит реакция ионного обмена с образованием фосфата серебра($III$) — $Ag_3PO_4$. Это вещество представляет собой нерастворимый в воде осадок характерного ярко-жёлтого цвета.

Уравнение реакции в сокращённом ионном виде:
$3Ag^+ + PO_4^{3-} \rightarrow Ag_3PO_4 \downarrow$

Образование жёлтого осадка является надёжным признаком присутствия фосфат-ионов в растворе. Этот вариант является верным.

4) нитрат натрия ($NaNO_3$)
Нитрат натрия — это соль, образованная сильным основанием и сильной кислотой. Все соли натрия и все нитраты хорошо растворимы в воде. При смешивании раствора нитрата натрия с раствором фосфата другого катиона (например, $K_3PO_4$) никакой реакции ионного обмена с образованием осадка не произойдёт, так как все возможные продукты также растворимы.

Таким образом, единственным веществом из списка, дающим характерную реакцию с фосфат-ионом, является нитрат серебра.

Ответ: 3

9. В схеме превращений азот $\to$ X $\to$ хлорид аммония вещество X — это

1) аммиак

2) хлороводород

3) нитрид лития

4) оксид азота(II)

Решение

Рассмотрим предложенную схему химических превращений:

Азот ($N_2$) → X → Хлорид аммония ($NH_4Cl$)

Чтобы определить вещество X, необходимо проанализировать оба этапа этой цепочки и проверить, какой из предложенных вариантов удовлетворяет обоим превращениям.

1) аммиак ($NH_3$)

Первый этап: Азот → Аммиак. Аммиак можно получить из азота в ходе обратимой реакции с водородом (процесс Габера): $N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$
Второй этап: Аммиак → Хлорид аммония. Аммиак является основанием и реагирует с кислотами, например, с хлороводородом, образуя соль — хлорид аммония: $NH_3 + HCl \rightarrow NH_4Cl$
Оба этапа осуществимы. Этот вариант является наиболее вероятным.

2) хлороводород ($HCl$)

Хлороводород не может быть получен из азота, так как не содержит в своем составе атомов азота. Этот вариант не подходит.

3) нитрид лития ($Li_3N$)

Первый этап: Азот → Нитрид лития. Нитрид лития образуется при прямой реакции азота с литием: $N_2 + 6Li \rightarrow 2Li_3N$
Второй этап: Нитрид лития → Хлорид аммония. Нитрид лития может реагировать с соляной кислотой с образованием хлорида аммония, но при этом также образуется и другая соль — хлорид лития: $Li_3N + 4HCl \rightarrow NH_4Cl + 3LiCl$
Хотя это превращение возможно, в подобных схемах обычно подразумеваются более простые реакции, где целевой продукт является единственным или основным. Чаще всего нитриды металлов гидролизуют до аммиака, что делает аммиак ключевым промежуточным веществом.

4) оксид азота(II) ($NO$)

Первый этап: Азот → Оксид азота(II). Оксид азота(II) может быть получен из азота и кислорода при высокой температуре: $N_2 + O_2 \rightleftharpoons 2NO$
Второй этап: Оксид азота(II) → Хлорид аммония. Оксид азота(II) является несолеобразующим оксидом и не вступает в реакцию с соляной кислотой с образованием хлорида аммония. Этот вариант не подходит.

Таким образом, единственным веществом, которое логично вписывается в данную схему превращений, является аммиак.

Ответ: 1) аммиак.

10. В уравнении реакции $CuO + CO = Cu + CO_2$ восстановителем служит

1) $\overset{0}{Cu}$
2) $\overset{-2}{O}$
3) $\overset{+2}{C}$
4) $\overset{+4}{C}$

Чтобы определить восстановитель в окислительно-восстановительной реакции, необходимо проанализировать изменение степеней окисления элементов до и после реакции. Восстановитель — это атом, молекула или ион, который отдает электроны в ходе реакции, при этом его степень окисления повышается.

Решение

Рассмотрим уравнение реакции и определим степени окисления каждого элемента в реагентах и продуктах:

$ \stackrel{+2}{Cu}\stackrel{-2}{O} + \stackrel{+2}{C}\stackrel{-2}{O} \rightarrow \stackrel{0}{Cu} + \stackrel{+4}{C}\stackrel{-2}{O}_2 $

1. Медь ($Cu$): степень окисления изменяется с $+2$ в $CuO$ до $0$ в $Cu$. Степень окисления понижается, следовательно, $Cu^{+2}$ принимает электроны и является окислителем (процесс восстановления).

$ Cu^{+2} + 2e^{-} \rightarrow Cu^{0} $

2. Углерод ($C$): степень окисления изменяется с $+2$ в $CO$ до $+4$ в $CO_2$. Степень окисления повышается, следовательно, $C^{+2}$ отдает электроны и является восстановителем (процесс окисления).

$ C^{+2} - 2e^{-} \rightarrow C^{+4} $

3. Кислород ($O$): степень окисления не изменяется и остается равной $-2$.

Таким образом, восстановителем в данной реакции является углерод в степени окисления $+2$, который входит в состав угарного газа ($CO$).

Ответ: 3) $C^{+2}$