Страница 180 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

1. К биогенным элементам относят все элементы, представленные

в ряду

1) $\text{Si}$, $\text{H}$, $\text{Na}$, $\text{Ca}$

2) $\text{P}$, $\text{O}$, $\text{Be}$, $\text{S}$

3) $\text{S}$, $\text{Al}$, $\text{C}$, $\text{F}$

4) $\text{C}$, $\text{H}$, $\text{O}$, $\text{N}$

Биогенными элементами называют химические элементы, которые постоянно присутствуют в живых организмах и выполняют в них определённые биологические функции. Задачей является определение ряда, в котором все перечисленные элементы относятся к биогенным.

Ключевые биогенные элементы, составляющие около 98% массы клетки, называют органогенами — это углерод (C), водород (H), кислород (O) и азот (N). Другие важные элементы делят на макроэлементы (например, Ca, K, Na, S, P) и микроэлементы (например, Fe, Cu, Zn, Si, F).

Решение

Проанализируем каждый из предложенных вариантов:

1) Si, H, Na, Ca
Все элементы в этом ряду являются биогенными: кремний (Si) — микроэлемент, водород (H) — органоген, натрий (Na) и кальций (Ca) — макроэлементы.

2) P, O, Be, S
Этот ряд содержит бериллий (Be), который не является биогенным элементом, а наоборот, токсичен для живых организмов. Следовательно, этот вариант не подходит.

3) S, Al, C, F
Этот ряд содержит алюминий (Al). Алюминий не считается жизненно необходимым (эссенциальным) элементом, а его биологическая роль не определена. Поэтому этот вариант также является неверным.

4) C, H, O, N
В этом ряду представлены углерод (C), водород (H), кислород (O) и азот (N). Это четыре основных элемента-органогена, которые составляют основу всех органических веществ и живых организмов.

Таким образом, хотя в первом ряду также все элементы биогенные, четвертый ряд представляет собой наиболее фундаментальную и общепризнанную группу биогенных элементов (органогенов), составляющих основу жизни. Именно поэтому он является наиболее правильным ответом.

Ответ: 4

2. Неметаллические свойства химических элементов усиливаются

в ряду

1) $C - Si - Sn$

2) $Cl - S - P$

3) $B - C - N$

4) $O - S - Se$

Решение

Неметаллические свойства химических элементов — это их способность принимать электроны, которая количественно характеризуется электроотрицательностью. В периодической системе химических элементов существуют чёткие закономерности изменения этих свойств:

1. В периоде (горизонтальный ряд) при движении слева направо неметаллические свойства усиливаются. Это связано с тем, что при одинаковом числе электронных слоев увеличивается заряд ядра, что приводит к более сильному притяжению электронов внешнего слоя к ядру и, как следствие, к росту электроотрицательности.

2. В группе (вертикальный столбец) при движении сверху вниз неметаллические свойства ослабевают. Это происходит из-за увеличения числа электронных слоев, что ведёт к увеличению атомного радиуса. Внешние электроны оказываются дальше от ядра, и их притяжение к нему ослабевает, поэтому электроотрицательность падает.

Проанализируем предложенные ряды химических элементов с точки зрения этих закономерностей.

1) C — Si — Sn
Элементы углерод (C), кремний (Si) и олово (Sn) находятся в одной группе (14-й) и разных периодах (2, 3 и 5 соответственно). Движение в этом ряду происходит сверху вниз по группе. В этом направлении неметаллические свойства ослабевают. Таким образом, этот ряд не является правильным ответом.
Ответ: Неверно.

2) Cl — S — P
Элементы хлор (Cl), сера (S) и фосфор (P) находятся в одном периоде (3-м). Однако их порядок в ряду (Cl → S → P) соответствует движению справа налево по периоду (из 17-й группы в 16-ю, а затем в 15-ю). При движении справа налево неметаллические свойства ослабевают. Таким образом, этот ряд не является правильным ответом.
Ответ: Неверно.

3) B — C — N
Элементы бор (B), углерод (C) и азот (N) находятся в одном периоде (2-м). Их порядок в ряду (B → C → N) соответствует движению слева направо по периоду (из 13-й группы в 14-ю, а затем в 15-ю). При движении слева направо по периоду неметаллические свойства усиливаются. Таким образом, этот ряд является правильным ответом.
Ответ: Верно.

4) O — S — Se
Элементы кислород (O), сера (S) и селен (Se) находятся в одной группе (16-й) и разных периодах (2, 3 и 4 соответственно). Движение в этом ряду происходит сверху вниз по группе. В этом направлении неметаллические свойства ослабевают. Таким образом, этот ряд не является правильным ответом.
Ответ: Неверно.

Ответ: 3

3. Одним и тем же химическим элементом образованы вещества

1) азот и кислород

2) кислород и озон

3) водород и вода

4) озон и азот

Решение

Для ответа на данный вопрос необходимо проанализировать химический состав веществ в каждой из предложенных пар. Вещества, образованные одним и тем же химическим элементом, должны состоять только из атомов этого элемента. Такие разные простые вещества, образованные одним элементом, называются аллотропными модификациями.

1) азот и кислород

Азот — это простое вещество с химической формулой $N_2$. Он образован химическим элементом азотом (N). Кислород — это простое вещество с химической формулой $O_2$. Он образован химическим элементом кислородом (O). Следовательно, эти вещества образованы разными химическими элементами.

2) кислород и озон

Кислород (формула $O_2$) и озон (формула $O_3$) являются простыми веществами. Оба вещества состоят исключительно из атомов одного и того же химического элемента — кислорода (O). Они представляют собой аллотропные модификации кислорода. Этот вариант удовлетворяет условию задачи.

3) водород и вода

Водород — это простое вещество с химической формулой $H_2$. Он образован химическим элементом водородом (H). Вода — это сложное вещество (химическое соединение) с формулой $H_2O$. Она образована атомами двух разных элементов: водорода (H) и кислорода (O). Следовательно, эта пара веществ не образована одним и тем же элементом.

4) озон и азот

Озон — это простое вещество с химической формулой $O_3$. Он образован химическим элементом кислородом (O). Азот — это простое вещество с химической формулой $N_2$. Он образован химическим элементом азотом (N). Эти вещества образованы разными химическими элементами.

Ответ: 2) кислород и озон.

4. Магний может взаимодействовать с каждым из двух веществ:

1) соляной кислотой ($HCl$) и сульфатом натрия ($Na_2SO_4$)

2) хлором ($Cl_2$) и нитратом меди(II) ($Cu(NO_3)_2$)

3) гидроксидом кальция ($Ca(OH)_2$) и кислородом ($O_2$)

4) оксидом углерода(IV) ($CO_2$) и оксидом кальция ($CaO$)

Для решения этой задачи необходимо последовательно рассмотреть химические свойства магния ($Mg$) и его способность вступать в реакции с каждой парой предложенных веществ. Магний — это активный щелочноземельный металл, который является сильным восстановителем.

1) соляной кислотой и сульфатом натрия
Магний, как металл, стоящий в ряду активности до водорода, реагирует с соляной кислотой ($HCl$), вытесняя из нее водород:
$Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2\uparrow$
Однако магний является менее активным металлом, чем натрий ($Na$). Согласно ряду активности металлов, более активные металлы вытесняют менее активные из их солей. Так как магний правее натрия, он не может вытеснить натрий из сульфата натрия ($Na_2SO_4$):
$Mg + Na_2SO_4 \rightarrow$ реакция не идет.
Следовательно, этот вариант не подходит, так как реакция идет только с одним из веществ.
Ответ: Неверно.

2) хлором и нитратом меди(II)
Магний активно взаимодействует с сильным окислителем, хлором ($Cl_2$), образуя соль — хлорид магния. Реакция обычно протекает при нагревании:
$Mg + Cl_2 \xrightarrow{t} MgCl_2$
Магний является более активным металлом, чем медь ($Cu$), и стоит в ряду активности левее. Поэтому магний способен вытеснять медь из раствора её соли, нитрата меди(II) ($Cu(NO_3)_2$):
$Mg + Cu(NO_3)_2 \rightarrow Mg(NO_3)_2 + Cu\downarrow$
В этом случае магний реагирует с обоими веществами.
Ответ: Верно.

3) гидроксидом кальция и кислородом
Магний не реагирует с гидроксидом кальция ($Ca(OH)_2$), который является основанием (щёлочью). Металлы, не обладающие амфотерными свойствами, не реагируют со щелочами. К тому же, магний менее активен, чем кальций.
Магний, как и большинство металлов, активно реагирует с кислородом ($O_2$), особенно при нагревании (горение), образуя оксид магния:
$2Mg + O_2 \xrightarrow{t} 2MgO$
Этот вариант не подходит, так как реакция идет только с одним из веществ.
Ответ: Неверно.

4) оксидом углерода(IV) и оксидом кальция
Благодаря своим сильным восстановительным свойствам, магний может реагировать даже с оксидом углерода(IV) ($CO_2$), восстанавливая его до свободного углерода. Эта реакция происходит при горении магния в атмосфере углекислого газа:
$2Mg + CO_2 \xrightarrow{t} 2MgO + C$
Магний не может реагировать с оксидом кальция ($CaO$), так как кальций — более активный металл, и магний не способен восстановить его из оксида.
$Mg + CaO \rightarrow$ реакция не идет.
Этот вариант также не подходит, так как реакция идет только с одним из веществ.
Ответ: Неверно.

5. Свойства оксидов в ряду $CO_2$ — $BeO$ — $Li_2O$ изменяются

1) от кислотных к амфотерным

2) от амфотерных к основным

3) от основных к кислотным

4) от кислотных к основным

Для того чтобы определить, как изменяются свойства оксидов в ряду $CO_2 — BeO — Li_2O$, необходимо проанализировать химический характер каждого из этих соединений.

1. $CO_2$ (диоксид углерода). Углерод является неметаллом, а его высший оксид $CO_2$ — это типичный кислотный оксид. Он реагирует с основаниями и основными оксидами, образуя соли угольной кислоты (карбонаты). Например, реакция с гидроксидом натрия:

$CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$

2. $BeO$ (оксид бериллия). Бериллий — металл, однако его оксид и гидроксид проявляют амфотерные свойства. Это означает, что оксид бериллия способен реагировать как с кислотами, так и с основаниями (щелочами).

Реакция с кислотой: $BeO + 2HCl \rightarrow BeCl_2 + H_2O$

Реакция со щелочью: $BeO + 2KOH + H_2O \rightarrow K_2[Be(OH)_4]$

3. $Li_2O$ (оксид лития). Литий — щелочной металл, его оксид является типичным основным оксидом. Он реагирует с водой, образуя сильное основание (гидроксид лития), и с кислотами, образуя соль и воду.

Реакция с кислотой: $Li_2O + H_2SO_4 \rightarrow Li_2SO_4 + H_2O$

Таким образом, в ряду $CO_2 — BeO — Li_2O$ происходит последовательный переход от кислотных свойств к амфотерным, а затем к основным. Эта закономерность отражает изменение свойств элементов во втором периоде периодической системы при движении справа налево (от углерода к литию): происходит усиление металлических свойств, что ведет к смене кислотного характера оксидов на основный.

Следовательно, общая тенденция изменения свойств в данном ряду — от кислотных к основным.

Ответ: 4) от кислотных к основным

6. Укажите, как изменяется степень окисления азота в реакции

$2NO + O_2 = 2NO_2$

1) $+2 \rightarrow +5$

2) $+4 \rightarrow 0$

3) $+3 \rightarrow +2$

4) $+2 \rightarrow +4$

Решение

Чтобы определить, как изменяется степень окисления азота в реакции $2NO + O_2 = 2NO_2$, необходимо рассчитать его степень окисления в реагенте ($NO$) и в продукте ($NO_2$).

1. Определим степень окисления азота (N) в оксиде азота(II), $NO$.

Молекула является электронейтральной, следовательно, сумма степеней окисления всех атомов в ней равна нулю. Степень окисления кислорода в оксидах почти всегда равна -2. Пусть степень окисления азота будет $x$.

Составим и решим уравнение:

$x + (-2) = 0$

$x = +2$

Таким образом, степень окисления азота в $NO$ равна +2.

2. Определим степень окисления азота (N) в оксиде азота(IV), $NO_2$.

Эта молекула также электронейтральна. В ней два атома кислорода, каждый со степенью окисления -2. Пусть степень окисления азота будет $y$.

Составим и решим уравнение:

$y + 2 \cdot (-2) = 0$

$y - 4 = 0$

$y = +4$

Таким образом, степень окисления азота в $NO_2$ равна +4.

В результате реакции степень окисления азота изменяется с +2 до +4. Это соответствует варианту ответа под номером 4.

Ответ: 4) +2 → +4

7. С раствором серной кислоты взаимодействует каждое из веществ, формулы которых

1) $Cu$, $CuO$, $KOH$

2) $Zn$, $BaCl_2$, $FeO$

3) $Ca(OH)_2$, $CO_2$, $Mg$

4) $Ag$, $CaO$, $NaOH$

Решение

Для ответа на вопрос необходимо проанализировать взаимодействие каждого из предложенных веществ с раствором серной кислоты ($H_2SO_4$). Серная кислота — сильная двухосновная кислота, которая реагирует с металлами, стоящими в ряду активности до водорода, с основными и амфотерными оксидами, с основаниями и амфотерными гидроксидами, а также с некоторыми солями, если в результате реакции образуется осадок, газ или слабый электролит.

1) Cu, CuO, KOH

Медь ($Cu$) — металл, стоящий в электрохимическом ряду напряжений после водорода, поэтому с раствором серной кислоты (неконцентрированной) она не взаимодействует. Оксид меди(II) ($CuO$) является основным оксидом и реагирует с кислотой по уравнению: $CuO + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + H_2O$. Гидроксид калия ($KOH$) — сильное основание (щелочь), вступает в реакцию нейтрализации: $2KOH + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + 2H_2O$. Поскольку не все вещества в этом ряду реагируют с серной кислотой, этот вариант ответа не является верным.

2) Zn, BaCl₂, FeO

Цинк ($Zn$) — металл, стоящий в ряду активности до водорода, поэтому он вытесняет водород из кислоты: $Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2\uparrow$. Хлорид бария ($BaCl_2$) — соль, которая реагирует с серной кислотой, образуя нерастворимый в воде и кислотах осадок сульфата бария: $BaCl_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2HCl$. Оксид железа(II) ($FeO$) — основный оксид, который взаимодействует с серной кислотой: $FeO + H_2SO_4 \rightarrow FeSO_4 + H_2O$. В данной группе все вещества реагируют с раствором серной кислоты.

3) Ca(OH)₂, CO₂, Mg

Гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) — основание, реагирует с серной кислотой: $Ca(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4\downarrow + 2H_2O$. Оксид углерода(IV) ($CO_2$) — кислотный оксид, который не реагирует с кислотами. Магний ($Mg$) — активный металл (стоит до водорода), реагирует с серной кислотой: $Mg + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + H_2\uparrow$. Так как $CO_2$ не вступает в реакцию, этот вариант неверен.

4) Ag, CaO, NaOH

Серебро ($Ag$) — металл, стоящий в ряду активности после водорода, и с раствором серной кислоты не реагирует. Оксид кальция ($CaO$) — основный оксид, реагирует с кислотой: $CaO + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4\downarrow + H_2O$. Гидроксид натрия ($NaOH$) — щелочь, вступает в реакцию нейтрализации: $2NaOH + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$. Поскольку серебро не реагирует, этот вариант также является неверным.

Таким образом, единственным правильным вариантом является тот, в котором все перечисленные вещества взаимодействуют с раствором серной кислоты.

Ответ: 2