Страница 18 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

6. Химическую реакцию $Fe(OH)_2 = FeO + H_2O$ относят к реакциям

1) обратимым; разложения

2) необратимым; замещения

3) экзотермическим; разложения

4) эндотермическим; разложения

Решение

Для классификации химической реакции $Fe(OH)_2 = FeO + H_2O$ необходимо рассмотреть её по нескольким признакам.

1. Классификация по типу превращения (числу и составу реагентов и продуктов).
В данной реакции из одного сложного вещества — гидроксида железа(II) ($Fe(OH)_2$) — образуются два новых, более простых вещества — оксид железа(II) ($FeO$) и вода ($H_2O$). Реакции, в ходе которых из одного сложного вещества образуется несколько других веществ, называются реакциями разложения. Следовательно, варианты, не содержащие признак "разложения", неверны. Это исключает вариант 2 ("замещения").

2. Классификация по тепловому эффекту.
Реакция разложения гидроксида железа(II), как и большинства нерастворимых оснований, протекает при нагревании. Это означает, что для её осуществления необходимо подводить энергию извне, то есть реакция идёт с поглощением теплоты. Такие реакции называются эндотермическими. Следовательно, вариант 3 ("экзотермическим") является неверным.

3. Сводный анализ.
Мы установили, что реакция является реакцией разложения и она эндотермическая. Рассмотрим оставшиеся варианты:

• 1) обратимым; разложения
• 4) эндотермическим; разложения

Реакция разложения гидроксида железа(II) при нагревании в открытой системе, где вода уходит в виде пара, является практически необратимой. Поэтому характеристика "обратимым" не совсем точна для типичных условий проведения. Характеристика "эндотермическим" точно описывает тепловой эффект данного процесса.

Сопоставляя все признаки, наиболее полная и верная характеристика данной реакции из предложенных — это "эндотермическая реакция разложения".

Ответ: 4

7. Из предложенного перечня выберите уравнение реакции нейтрализации.

1) $Na_2O + H_2O = 2NaOH$

2) $2KOH + CO_2 = K_2CO_3 + H_2O$

3) $Zn + H_2SO_4 = ZnSO_4 + H_2$

4) $HCl + NaOH = NaCl + H_2O$

Решение

Реакция нейтрализации — это тип реакции обмена между кислотой и основанием, в результате которой образуются соль и вода. Общая схема реакции нейтрализации выглядит следующим образом:

Кислота + Основание $\rightarrow$ Соль + Вода

Рассмотрим предложенные химические уравнения:

1) $Na_2O + H_2O = 2NaOH$

Это реакция соединения. Взаимодействуют основной оксид (оксид натрия) и вода, в результате чего образуется основание (гидроксид натрия). Эта реакция не является реакцией нейтрализации.

2) $2KOH + CO_2 = K_2CO_3 + H_2O$

Это реакция между основанием (гидроксид калия) и кислотным оксидом (оксид углерода(IV)). Хотя это кислотно-основное взаимодействие, в классическом определении реакция нейтрализации происходит между кислотой и основанием, а не оксидом.

3) $Zn + H_2SO_4 = ZnSO_4 + H_2$

Это реакция замещения, в которой активный металл (цинк) вытесняет водород из кислоты (серной кислоты). Реагентами являются простое вещество (металл) и кислота, а не кислота и основание.

4) $HCl + NaOH = NaCl + H_2O$

Эта реакция полностью соответствует определению реакции нейтрализации. Здесь кислота (соляная кислота, $HCl$) реагирует с основанием (гидроксид натрия, $NaOH$), в результате чего образуются соль (хлорид натрия, $NaCl$) и вода ($H_2O$).

Таким образом, искомое уравнение реакции нейтрализации находится под номером 4.

Ответ: 4) $HCl + NaOH = NaCl + H_2O$.

8. К окислительно-восстановительным реакциям не относят реакцию, уравнение которой:

1) $2\text{H}_2\text{S} + \text{SO}_2 = 3\text{S} + 2\text{H}_2\text{O}$

2) $\text{CaCO}_3 = \text{CaO} + \text{CO}_2$

3) $2\text{NaNO}_3 = 2\text{NaNO}_2 + \text{O}_2$

4) $\text{H}_2 + \text{Cl}_2 = 2\text{HCl}$

Окислительно-восстановительными реакциями (ОВР) называют реакции, которые протекают с изменением степеней окисления химических элементов, входящих в состав реагирующих веществ. Чтобы определить, какая из представленных реакций не является ОВР, необходимо проанализировать степени окисления всех элементов в реагентах и продуктах для каждого уравнения.

1) $2\overset{+1}{H_2}\overset{-2}{S} + \overset{+4}{S}\overset{-2}{O_2} = 3\overset{0}{S} + 2\overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O}$

В этой реакции степень окисления изменяет сера. В сероводороде ($H_2S$) она равна -2, в диоксиде серы ($SO_2$) — +4, а в продуктах реакции образуется простое вещество сера ($S$) со степенью окисления 0. Это реакция конпропорционирования, которая является разновидностью ОВР.
Процессы окисления и восстановления:
$S^{-2} \rightarrow S^0 + 2e^-$ (окисление, $H_2S$ — восстановитель)
$S^{+4} + 4e^- \rightarrow S^0$ (восстановление, $SO_2$ — окислитель)
Так как степени окисления изменяются, это окислительно-восстановительная реакция.

2) $\overset{+2}{Ca}\overset{+4}{C}\overset{-2}{O_3} = \overset{+2}{Ca}\overset{-2}{O} + \overset{+4}{C}\overset{-2}{O_2}$

Проанализируем степени окисления каждого элемента в левой и правой частях уравнения:

• Кальций ($Ca$): был $\overset{+2}{Ca}$, остался $\overset{+2}{Ca}$.
• Углерод ($C$): был $\overset{+4}{C}$, остался $\overset{+4}{C}$.
• Кислород ($O$): был $\overset{-2}{O}$, остался $\overset{-2}{O}$.

3) $2\overset{+1}{Na}\overset{+5}{N}\overset{-2}{O_3} = 2\overset{+1}{Na}\overset{+3}{N}\overset{-2}{O_2} + \overset{0}{O_2}$

В данном случае происходит внутримолекулярная ОВР. Свои степени окисления изменяют азот и кислород:
$N^{+5} + 2e^- \rightarrow N^{+3}$ (восстановление)
$2O^{-2} \rightarrow O_2^0 + 4e^-$ (окисление)
Так как происходит изменение степеней окисления, это окислительно-восстановительная реакция.

4) $\overset{0}{H_2} + \overset{0}{Cl_2} = 2\overset{+1}{H}\overset{-1}{Cl}$

Реагенты ($H_2$ и $Cl_2$) — простые вещества, их атомы имеют степень окисления 0. В продукте реакции ($HCl$) водород приобретает степень окисления +1, а хлор -1.
$H_2^0 \rightarrow 2H^{+1} + 2e^-$ (окисление)
$Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^{-1}$ (восстановление)
Это окислительно-восстановительная реакция соединения.

Таким образом, единственная реакция, протекающая без изменения степеней окисления, — это реакция под номером 2.

Ответ: 2

9. Укажите коэффициент перед формулой окислителя в окислительно-восстановительной реакции, схема которой

$MnO_2 + HCl \rightarrow MnCl_2 + Cl_2 + H_2O$

1) 1

2) 2

3) 4

4) 6

Решение

Для того чтобы найти коэффициент перед формулой окислителя, необходимо сначала определить, какое вещество является окислителем, а затем уравнять химическую реакцию.

1. Определим степени окисления элементов в веществах, участвующих в реакции:

$ \stackrel{+4}{Mn} \stackrel{-2}{O_2} + \stackrel{+1}{H} \stackrel{-1}{Cl} \rightarrow \stackrel{+2}{Mn} \stackrel{-1}{Cl_2} + \stackrel{0}{Cl_2} + \stackrel{+1}{H_2} \stackrel{-2}{O} $

Изменение степеней окисления происходит у следующих элементов:

• Марганец ($Mn$) понижает свою степень окисления с $+4$ до $+2$. Процесс принятия электронов называется восстановлением. Вещество, содержащее элемент, который восстанавливается, является окислителем. В данном случае окислитель — $MnO_2$.
• Хлор ($Cl$) повышает свою степень окисления с $-1$ до $0$. Процесс отдачи электронов называется окислением. Вещество, содержащее элемент, который окисляется, является восстановителем. В данном случае восстановитель — $HCl$.

2. Составим электронный баланс для процессов окисления и восстановления:

$Mn^{+4} + 2e^{-} \rightarrow Mn^{+2}$ | 1 (процесс восстановления)

$2Cl^{-1} - 2e^{-} \rightarrow Cl_2^{0}$ | 1 (процесс окисления)

Число отданных и принятых электронов одинаково (равно 2), поэтому множители (коэффициенты) для полуреакций равны 1.

3. Расставим коэффициенты в уравнении реакции на основе электронного баланса.

Коэффициент перед $MnO_2$ и $MnCl_2$ равен 1. Коэффициент перед $Cl_2$ также равен 1.

$1 \cdot MnO_2 + HCl \rightarrow 1 \cdot MnCl_2 + 1 \cdot Cl_2 + H_2O$

Теперь уравняем остальные элементы. Посчитаем атомы хлора в правой части уравнения: в $MnCl_2$ их 2, и в $Cl_2$ их 2. Всего $2 + 2 = 4$ атома хлора. Следовательно, в левой части перед $HCl$ нужно поставить коэффициент 4.

$MnO_2 + 4HCl \rightarrow MnCl_2 + Cl_2 + H_2O$

Теперь уравняем атомы водорода. В левой части в $4HCl$ содержится 4 атома водорода. Чтобы уравнять их количество в правой части, перед $H_2O$ нужно поставить коэффициент 2 ($2 \times 2 = 4$ атома H).

$MnO_2 + 4HCl \rightarrow MnCl_2 + Cl_2 + 2H_2O$

В завершение проверим баланс по кислороду: в левой части в $MnO_2$ 2 атома кислорода, в правой части в $2H_2O$ также 2 атома кислорода. Уравнение сбалансировано.

Итоговое уравнение реакции:

$MnO_2 + 4HCl \rightarrow MnCl_2 + Cl_2 + 2H_2O$

Окислителем является $MnO_2$. Коэффициент перед его формулой равен 1.

Ответ: 1

10. Выберите утверждения, справедливые для окислительно-восстановительных реакций.

1) Степени окисления атомов химических элементов в этих реакциях изменяются.

2) К таким реакциям относят реакции обмена.

3) В этих реакциях соблюдается закон сохранения массы веществ.

4) К таким реакциям не относят реакции с участием простых веществ.

5) К таким реакциям относят все реакции соединения.

Проанализируем каждое утверждение, чтобы определить, какие из них справедливы для окислительно-восстановительных реакций (ОВР).

1) Степени окисления атомов химических элементов в этих реакциях изменяются.
Данное утверждение является точным определением окислительно-восстановительной реакции. ОВР — это реакции, которые сопровождаются изменением степеней окисления атомов элементов из-за перехода электронов от одного атома (восстановителя) к другому (окислителю). Например, в реакции $ \overset{0}{Zn} + 2\overset{+1}{H}Cl \rightarrow \overset{+2}{Zn}Cl_2 + \overset{0}{H_2} $, цинк изменяет степень окисления с $0$ до $+2$, а водород — с $+1$ до $0$. Таким образом, это утверждение является справедливым.

2) К таким реакциям относят реакции обмена.
Реакции обмена — это реакции, в ходе которых два сложных вещества обмениваются своими составными частями. В подавляющем большинстве случаев такие реакции протекают без изменения степеней окисления, то есть не являются ОВР. Например, реакция нейтрализации: $H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$. Здесь степени окисления всех элементов ($H^{+1}, S^{+6}, O^{-2}, Na^{+1}$) остаются неизменными. Следовательно, это утверждение не является справедливым.

3) В этих реакциях соблюдается закон сохранения массы веществ.
Закон сохранения массы веществ — это фундаментальный закон химии, который применим ко всем без исключения химическим реакциям. Он гласит, что масса веществ, вступивших в реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции. ОВР не являются исключением. Таким образом, это утверждение является справедливым.

4) К таким реакциям не относят реакции с участием простых веществ.
Это утверждение неверно. Напротив, реакции с участием простых веществ (в которых степень окисления атомов равна $0$) практически всегда являются окислительно-восстановительными. Это связано с тем, что, вступая в соединение, атомы простого вещества изменяют свою степень окисления. Например: $2\overset{0}{Na} + \overset{0}{Cl_2} \rightarrow 2\overset{+1}{Na}\overset{-1}{Cl}$. Следовательно, это утверждение не является справедливым.

5) К таким реакциям относят все реакции соединения.
Реакция соединения — это реакция, в результате которой из двух или более веществ образуется одно более сложное. Не все реакции соединения являются ОВР. Если в реакцию вступают только сложные вещества, она может протекать без изменения степеней окисления. Например, реакция оксида кальция с водой: $\overset{+2}{Ca}\overset{-2}{O} + \overset{+1}{H}_2\overset{-2}{O} \rightarrow \overset{+2}{Ca}(\overset{-2}{O}\overset{+1}{H})_2$. Степени окисления элементов не изменяются. Поскольку не *все* реакции соединения являются ОВР, это утверждение не является справедливым.

Ответ: 1, 3.

11. Установите соответствие между характеристикой химической реакции и её уравнением.

ХАРАКТЕРИСТИКА РЕАКЦИИ УРАВНЕНИЕ РЕАКЦИИ

А) реакция разложения, ОВР, эндотермическая

1) $4Li + O_2 = 2Li_2O$

2) $2H_2 + O_2 = 2H_2O$

3) $2NaNO_3 = 2NaNO_2 + O_2 \uparrow$

Б) реакция обмена, не ОВР, гомогенная

4) $NaCl + AgNO_3 = AgCl \downarrow + NaNO_3$

В) реакция соединения, ОВР, гетерогенная

5) $CaCO_3 = CaO + CO_2 \uparrow$

А) реакция разложения, ОВР, эндотермическая

Для данной характеристики необходимо найти реакцию, которая удовлетворяет трем условиям:

1. Реакция разложения: это реакция, в ходе которой из одного сложного вещества образуется несколько новых (простых или сложных) веществ. Из предложенного списка реакциями разложения являются реакции 3 и 5.

$3) 2NaNO_3 = 2NaNO_2 + O_2 \uparrow$
$5) CaCO_3 = CaO + CO_2$

2. ОВР (окислительно-восстановительная реакция): это реакция, сопровождающаяся изменением степеней окисления атомов. Проанализируем оставшиеся варианты:

В реакции 3: $2Na\overset{+1}{N}\overset{+5}{O_3}\overset{-2}{} = 2Na\overset{+1}{N}\overset{+3}{O_2}\overset{-2}{} + \overset{0}{O_2}$. Азот изменяет степень окисления с $N^{+5}$ до $N^{+3}$ (является окислителем, восстанавливается), а кислород с $O^{-2}$ до $O^{0}$ (является восстановителем, окисляется). Следовательно, это ОВР.

В реакции 5: $\overset{+2}{Ca}\overset{+4}{C}\overset{-2}{O_3} = \overset{+2}{Ca}\overset{-2}{O} + \overset{+4}{C}\overset{-2}{O_2}$. Степени окисления всех элементов остаются неизменными. Это не ОВР.

Таким образом, условиям разложения и ОВР соответствует только реакция 3.

3. Эндотермическая реакция: это реакция, протекающая с поглощением теплоты. Большинство реакций разложения являются эндотермическими, так как требуют подвода энергии для разрыва химических связей. Разложение нитрата натрия происходит при нагревании, то есть является эндотермической реакцией.

Следовательно, характеристике А соответствует уравнение реакции под номером 3.

Ответ: 3

Б) реакция обмена, не ОВР, гомогенная

Для данной характеристики необходимо найти реакцию, которая удовлетворяет трем условиям:

1. Реакция обмена: это реакция между двумя сложными веществами, в результате которой они обмениваются своими составными частями. Из списка подходит только реакция 4: $NaCl + AgNO_3 = AgCl \downarrow + NaNO_3$.

2. Не ОВР: в реакции не происходит изменения степеней окисления. Проверим реакцию 4: $\overset{+1}{Na}\overset{-1}{Cl} + \overset{+1}{Ag}\overset{+5}{N}\overset{-2}{O_3} = \overset{+1}{Ag}\overset{-1}{Cl} \downarrow + \overset{+1}{Na}\overset{+5}{N}\overset{-2}{O_3}$. Степени окисления всех элементов не изменились. Условие выполняется.

3. Гомогенная реакция: это реакция, протекающая в одной фазе. Реакция обмена между солями NaCl и AgNO3 обычно проводится в водном растворе. Оба исходных вещества хорошо растворимы в воде и образуют гомогенный (однородный) раствор. Хотя в результате реакции образуется продукт в другой фазе (осадок AgCl), сама реакция протекает между ионами в гомогенной среде (растворе), поэтому её классифицируют как гомогенную.

Следовательно, характеристике Б соответствует уравнение реакции под номером 4.

Ответ: 4

В) реакция соединения, ОВР, гетерогенная

Для данной характеристики необходимо найти реакцию, которая удовлетворяет трем условиям:

1. Реакция соединения: это реакция, в ходе которой из двух или более веществ образуется одно более сложное вещество. Этому типу соответствуют реакции 1 и 2.

$1) 4Li + O_2 = 2Li_2O$
$2) 2H_2 + O_2 = 2H_2O$

2. ОВР: в реакции происходит изменение степеней окисления. Проверим оба варианта:

В реакции 1: $4\overset{0}{Li} + \overset{0}{O_2} = 2\overset{+1}{Li_2}\overset{-2}{O}$. Литий ($Li^0 \rightarrow Li^{+1}$) окисляется, кислород ($O_2^0 \rightarrow 2O^{-2}$) восстанавливается. Это ОВР.

В реакции 2: $2\overset{0}{H_2} + \overset{0}{O_2} = 2\overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O}$. Водород ($H_2^0 \rightarrow 2H^{+1}$) окисляется, кислород ($O_2^0 \rightarrow 2O^{-2}$) восстанавливается. Это тоже ОВР.

Обе реакции, 1 и 2, являются ОВР.

3. Гетерогенная реакция: это реакция, в которой реагенты находятся в разных агрегатных состояниях (фазах).

В реакции 1: литий - твердое вещество ($Li_{(т)}$), а кислород - газ ($O_{2(г)}$). Так как реагенты находятся в разных фазах, реакция является гетерогенной.

В реакции 2: водород - газ ($H_{2(г)}$), кислород - тоже газ ($O_{2(г)}$). Реагенты находятся в одной фазе, следовательно, реакция гомогенная.

Таким образом, всем трем условиям соответствует только реакция 1.

Ответ: 1