Страница 173 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

11. К окислительно-восстановительным реакциям не относят реакции между

1) оксидом натрия и водой

2) гидроксидом кальция и серной кислотой

3) барием и водой

4) алюминием и оксидом меди(II)

5) цинком и соляной кислотой

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) – это реакции, в ходе которых изменяются степени окисления атомов химических элементов. Это происходит из-за перехода электронов от одного атома (восстановителя, который окисляется) к другому (окислителю, который восстанавливается). Если степени окисления всех элементов в ходе реакции остаются неизменными, то такая реакция не является окислительно-восстановительной.

Для ответа на вопрос проанализируем каждую из предложенных реакций.

1) оксидом натрия и водой

Реакция между основным оксидом натрия ($Na_2O$) и водой ($H_2O$) приводит к образованию гидроксида натрия ($NaOH$):
$Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$
Расставим степени окисления для каждого элемента:
В реагентах: $Na^{+1}$, $O^{-2}$, $H^{+1}$.
В продукте: $Na^{+1}$, $O^{-2}$, $H^{+1}$.
Как видно, степени окисления всех элементов остались без изменений.
Ответ: Реакция не является окислительно-восстановительной.

2) гидроксидом кальция и серной кислотой

Реакция между основанием (гидроксид кальция, $Ca(OH)_2$) и кислотой (серная кислота, $H_2SO_4$) является реакцией нейтрализации, которая относится к реакциям ионного обмена:
$Ca(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4 + 2H_2O$
Расставим степени окисления для каждого элемента:
В реагентах: $Ca^{+2}$, $O^{-2}$, $H^{+1}$, $S^{+6}$.
В продуктах: $Ca^{+2}$, $S^{+6}$, $O^{-2}$, $H^{+1}$.
В данной реакции изменения степеней окисления не происходит.
Ответ: Реакция не является окислительно-восстановительной.

3) барием и водой

Реакция между активным металлом барием ($Ba$) и водой ($H_2O$) является реакцией замещения:
$Ba^0 + 2H^{+1}_2O^{-2} \rightarrow Ba^{+2}(O^{-2}H^{+1})_2 + H_2^0\uparrow$
Степени окисления изменяются:
Барий ($Ba$) повышает степень окисления с $0$ до $+2$ (является восстановителем).
Водород ($H$) понижает степень окисления с $+1$ до $0$ (является окислителем).
Ответ: Реакция является окислительно-восстановительной.

4) алюминием и оксидом меди(II)

Реакция между алюминием ($Al$) и оксидом меди(II) ($CuO$) является реакцией замещения (алюмотермия):
$2Al^0 + 3Cu^{+2}O^{-2} \rightarrow Al_2^{+3}O_3^{-2} + 3Cu^0$
Степени окисления изменяются:
Алюминий ($Al$) повышает степень окисления с $0$ до $+3$ (восстановитель).
Медь ($Cu$) понижает степень окисления с $+2$ до $0$ (окислитель).
Ответ: Реакция является окислительно-восстановительной.

5) цинком и соляной кислотой

Реакция между металлом цинком ($Zn$) и соляной кислотой ($HCl$) является реакцией замещения:
$Zn^0 + 2H^{+1}Cl^{-1} \rightarrow Zn^{+2}Cl_2^{-1} + H_2^0\uparrow$
Степени окисления изменяются:
Цинк ($Zn$) повышает степень окисления с $0$ до $+2$ (восстановитель).
Водород ($H$) понижает степень окисления с $+1$ до $0$ (окислитель).
Ответ: Реакция является окислительно-восстановительной.

Таким образом, к окислительно-восстановительным реакциям не относятся реакции, в которых не происходит изменения степеней окисления элементов. В данном списке это реакции под номерами 1 и 2.

Ответ: К окислительно-восстановительным реакциям не относят реакции между оксидом натрия и водой (1) и между гидроксидом кальция и серной кислотой (2).

12. Установите соответствие между реагентами и сокращённым ионным уравнением реакции, протекающей между ними.

РЕАГЕНТЫ

А) $ \text{CuCl}_2 $ и $ \text{KOH} $

Б) $ \text{CuO} $ и $ \text{HCl} $

В) $ \text{CuSO}_4 $ и $ \text{Fe} $

СОКРАЩЁННОЕ ИОННОЕ УРАВНЕНИЕ

1) $ \text{CuO} + \text{2H}^+ = \text{Cu}^{2+} + \text{H}_2\text{O} $

2) $ \text{Cu}^{2+} + \text{Fe} = \text{Cu} + \text{Fe}^{2+} $

3) $ \text{CuO} + \text{H}^+ = \text{Cu}^{2+} + \text{OH}^- $

4) $ \text{Cu} + \text{Fe}^{2+} = \text{Cu}^{2+} + \text{Fe} $

5) $ \text{Cu}^{2+} + \text{2OH}^- = \text{Cu(OH)}_2 $

А) $CuCl_2$ и $KOH$

Реакция между хлоридом меди(II) ($CuCl_2$, растворимая соль) и гидроксидом калия ($KOH$, сильное основание, щёлочь) является реакцией ионного обмена. В результате реакции образуется нерастворимое в воде вещество — гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$), который выпадает в осадок голубого цвета, и растворимая соль хлорид калия ($KCl$).

Молекулярное уравнение реакции:$CuCl_2 + 2KOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2KCl$

Запишем полное ионное уравнение, диссоциируя на ионы все сильные электролиты (растворимые соли и щёлочи). $Cu(OH)_2$ является нерастворимым осадком и на ионы не расписывается.$Cu^{2+} + 2Cl^{-} + 2K^{+} + 2OH^{-} \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2K^{+} + 2Cl^{-}$

Для получения сокращённого ионного уравнения сократим ионы, которые не участвуют в реакции (присутствуют в левой и правой частях уравнения) — это ионы $K^{+}$ и $Cl^{-}$.$Cu^{2+} + 2OH^{-} \rightarrow Cu(OH)_2$

Данное сокращённое ионное уравнение соответствует варианту 5.

Ответ: 5

Б) $CuO$ и $HCl$

Реакция между оксидом меди(II) ($CuO$, основный оксид, твёрдое нерастворимое вещество) и соляной кислотой ($HCl$, сильная кислота) является реакцией нейтрализации. В результате образуется растворимая соль хлорид меди(II) ($CuCl_2$) и вода ($H_2O$).

Молекулярное уравнение реакции:$CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O$

Запишем полное ионное уравнение. Оксид меди(II) ($CuO$) — твёрдое нерастворимое вещество, на ионы не расписывается. Вода ($H_2O$) — слабый электролит, также не диссоциирует.$CuO + 2H^{+} + 2Cl^{-} \rightarrow Cu^{2+} + 2Cl^{-} + H_2O$

Сократим ионы $Cl^{-}$, присутствующие в обеих частях уравнения.$CuO + 2H^{+} \rightarrow Cu^{2+} + H_2O$

Данное сокращённое ионное уравнение соответствует варианту 1.

Ответ: 1

В) $CuSO_4$ и $Fe$

Реакция между сульфатом меди(II) ($CuSO_4$, растворимая соль) и железом ($Fe$, металл) является реакцией замещения. Железо является более активным металлом, чем медь (согласно ряду активности металлов), поэтому оно вытесняет медь из раствора её соли. В результате реакции образуется металлическая медь ($Cu$) и растворимая соль сульфат железа(II) ($FeSO_4$).

Молекулярное уравнение реакции:$CuSO_4 + Fe \rightarrow FeSO_4 + Cu \downarrow$

Запишем полное ионное уравнение. Металлы $Fe$ и $Cu$ являются простыми веществами и на ионы не расписываются.$Cu^{2+} + SO_4^{2-} + Fe \rightarrow Fe^{2+} + SO_4^{2-} + Cu$

Сократим сульфат-ионы ($SO_4^{2-}$), которые не принимают участия в реакции.$Cu^{2+} + Fe \rightarrow Fe^{2+} + Cu$

Данное сокращённое ионное уравнение соответствует варианту 2.

Ответ: 2

13. Символ Парижа — Эйфелева башня. Каркас трёхсотметровой конструкции выполнен из сталей с различными добавками. Эйфелева башня неизлечимо больна, и только постоянная химиотерапия помогает бороться с этим смертельным недугом. Назовите этот недуг, его причины и принимаемые меры для его лечения, если известно, что каждая процедура увеличивает массу башни на 50–60 т.

В данном вопросе под «смертельным недугом» и «химиотерапией» метафорически описаны реальные химические процессы и защитные меры, связанные с эксплуатацией огромной металлической конструкции, какой является Эйфелева башня. Ключевая подсказка — увеличение массы на 50–60 тонн после каждой процедуры «лечения».

Этот недуг

«Недуг», которым страдает башня, — это коррозия металла, а именно — ржавление стали. Сталь, будучи сплавом на основе железа, подвержена электрохимической коррозии при контакте с кислородом и влагой, которые присутствуют в атмосфере. Этот процесс приводит к постепенному разрушению металлической конструкции.

Ответ: Недуг — это коррозия (ржавление) стали.

Его причины

Основными причинами коррозии стального каркаса Эйфелевой башни являются:

• Взаимодействие с кислородом воздуха. Кислород выступает в качестве окислителя для железа.
• Воздействие влаги. Вода (в виде дождя, тумана, росы) является электролитом, в среде которого протекает процесс электрохимической коррозии.
• Агрессивные примеси в атмосфере. Промышленные и выхлопные газы (оксиды серы и азота) в атмосфере Парижа растворяются в воде, образуя кислотные дожди, которые значительно ускоряют процесс разрушения металла.

Упрощенное уравнение реакции образования ржавчины выглядит так:
$4\text{Fe} + 3\text{O}_2 + 2n\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{Fe}_2\text{O}_3 \cdot n\text{H}_2\text{O}$

Ответ: Причины коррозии — это электрохимическая реакция железа (основы стали) с кислородом и водой из атмосферы, которая ускоряется под воздействием кислотных дождей и других загрязняющих веществ.

Принимаемые меры для его лечения

«Химиотерапия» — это регулярная (примерно раз в 7 лет) полная перекраска башни. Этот комплексный процесс является главным способом защиты от коррозии. Он включает в себя следующие этапы:

1. Очистка поверхности. Старые слои краски и ржавчина полностью удаляются с поверхности металла. Это делается механически (пескоструйная обработка) и вручную.
2. Нанесение грунтовки. На очищенный металл наносится антикоррозийный грунтовочный слой, который создает химическую защиту и обеспечивает лучшее сцепление для краски.
3. Покраска. Поверх грунтовки наносятся два слоя специальной краски. Эта краска создает прочный, водонепроницаемый барьер, который физически изолирует сталь от контакта с агрессивной внешней средой.

Именно вес всех наносимых материалов (грунтовки и краски) и составляет те самые 50–60 тонн, на которые увеличивается масса башни после каждой процедуры «лечения».

Ответ: Принимаемые меры для лечения — это регулярная полная перекраска башни, включающая очистку от ржавчины и старой краски, нанесение антикоррозионной грунтовки и нескольких слоев защитной краски.

14. При электролизе 585 г расплава хлорида натрия получили 100 л хлора (н. у.). Определите выход продукта реакции в процентах от теоретически возможного.

Дано:

m(NaCl) = 585 г

V_практ(Cl₂) = 100 л (н. у.)

Найти:

η(Cl₂) - ?

Решение:

1. Уравнение реакции электролиза расплава хлорида натрия:

$2NaCl \xrightarrow{электролиз} 2Na + Cl_2↑$

2. Рассчитаем молярную массу хлорида натрия (NaCl):

$M(NaCl) = M(Na) + M(Cl) = 23 \text{ г/моль} + 35.5 \text{ г/моль} = 58.5 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества хлорида натрия, взятого для реакции:

$n(NaCl) = \frac{m(NaCl)}{M(NaCl)} = \frac{585 \text{ г}}{58.5 \text{ г/моль}} = 10 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции определим теоретическое количество вещества хлора, которое могло бы выделиться. Из уравнения следует, что из 2 моль NaCl образуется 1 моль Cl₂. Составим пропорцию:

$\frac{n_{теор}(Cl_2)}{n(NaCl)} = \frac{1}{2}$

Отсюда теоретическое количество вещества хлора:

$n_{теор}(Cl_2) = \frac{1}{2} \cdot n(NaCl) = \frac{1}{2} \cdot 10 \text{ моль} = 5 \text{ моль}$

5. Рассчитаем теоретический объем хлора, который соответствует 5 моль вещества при нормальных условиях (н. у.). Молярный объем газа при н. у. $V_m = 22.4$ л/моль.

$V_{теор}(Cl_2) = n_{теор}(Cl_2) \cdot V_m = 5 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 112 \text{ л}$

6. Определим выход продукта (хлора) в процентах от теоретически возможного, разделив практический объем на теоретический и умножив на 100%.

$\eta(Cl_2) = \frac{V_{практ}(Cl_2)}{V_{теор}(Cl_2)} \cdot 100\% = \frac{100 \text{ л}}{112 \text{ л}} \cdot 100\% \approx 89.3\%$

Ответ: 89,3%.

1. Атомы $^{\text{24}}\text{Mg}$ и $^{\text{40}}\text{Ca}$ имеют одинаковое число

1) нейтронов

2) протонов

3) валентных электронов

4) электронных слоёв

Для того чтобы определить, какая характеристика является общей для атомов $^{24}\text{Mg}$ и $^{40}\text{Ca}$, необходимо проанализировать строение каждого из них на основе их положения в периодической таблице химических элементов Д.И. Менделеева и указанных массовых чисел.

Решение

Сначала определим основные характеристики для каждого атома.

Атом магния ($^{24}\text{Mg}$)

• Порядковый номер магния (Mg) в периодической таблице равен 12. Следовательно, заряд ядра и число протонов ($p^+$) в нем равно 12.
• Поскольку атом электронейтрален, число электронов ($e^-$) также равно 12.
• Массовое число ($A$) данного изотопа равно 24. Число нейтронов ($n^0$) можно найти по формуле $N = A - Z$, где $Z$ - число протонов.
  $N(\text{Mg}) = 24 - 12 = 12$ нейтронов.
• Магний находится в 3-м периоде, значит, его электроны располагаются на 3 электронных слоях.
• Магний находится во II группе (главной подгруппе), следовательно, на внешнем электронном слое у него 2 валентных электрона. Электронная конфигурация: $1s^22s^22p^63s^2$.

Атом кальция ($^{40}\text{Ca}$)

• Порядковый номер кальция (Ca) в периодической таблице равен 20. Следовательно, число протонов ($p^+$) в его ядре равно 20.
• Число электронов ($e^-$) также равно 20.
• Массовое число ($A$) данного изотопа равно 40. Число нейтронов ($n^0$):
  $N(\text{Ca}) = 40 - 20 = 20$ нейтронов.
• Кальций находится в 4-м периоде, значит, его электроны располагаются на 4 электронных слоях.
• Кальций также находится во II группе (главной подгруппе), следовательно, на внешнем электронном слое у него 2 валентных электрона. Электронная конфигурация: $1s^22s^22p^63s^23p^64s^2$.

Теперь сравним эти характеристики с предложенными вариантами ответа.

1) нейтронов

У атома $^{24}\text{Mg}$ 12 нейтронов, а у атома $^{40}\text{Ca}$ — 20 нейтронов. Их число не совпадает.

2) протонов

У атома $^{24}\text{Mg}$ 12 протонов, а у атома $^{40}\text{Ca}$ — 20 протонов. Их число различно, так как это атомы разных химических элементов.

3) валентных электронов

У атома $^{24}\text{Mg}$ 2 валентных электрона, и у атома $^{40}\text{Ca}$ также 2 валентных электрона. Их число одинаково, так как оба элемента являются щелочноземельными металлами и находятся во II группе.

4) электронных слоёв

У атома $^{24}\text{Mg}$ 3 электронных слоя, а у атома $^{40}\text{Ca}$ — 4 электронных слоя. Их число не совпадает, так как элементы находятся в разных периодах.

Таким образом, единственной общей характеристикой для атомов $^{24}\text{Mg}$ и $^{40}\text{Ca}$ из предложенных является одинаковое число валентных электронов.

Ответ: 3) валентных электронов.