Страница 182 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

13. Заполните в тетради таблицу.

Химический знак элемента S

Электронная схема строения атома $ (+20) $ ))) $ 2 \ 8 \ 8 \ 2 $

Формула высшего оксида $ Al_2O_3 $

Формула высшего гидроксида

Характер оксида и гидроксида

Для заполнения таблицы необходимо проанализировать данные для каждого элемента.

Анализ столбца 1 (Элемент по химическому знаку)

Дано:

Химический знак элемента: S (сера).

Найти:

• Электронная схема строения атома
• Формула высшего оксида
• Формула высшего гидроксида
• Характер оксида и гидроксида

Решение:

Электронная схема строения атома: Сера (S) — элемент с порядковым номером 16 в Периодической системе. Это означает, что заряд ядра атома серы равен +16, и в его электронной оболочке находится 16 электронов. Сера расположена в 3-м периоде, следовательно, электроны распределены по трем энергетическим уровням. Так как сера находится в VIA (16-й) группе, на внешнем уровне у неё 6 электронов. Таким образом, распределение электронов по уровням: 2 электрона на первом, 8 на втором и 6 на третьем. Схема строения атома: +16 ) ) ) 2 8 6.

Формула высшего оксида: Высшая степень окисления элемента главной подгруппы, как правило, равна номеру группы. Для серы это +6. Формула оксида, в котором элемент проявляет высшую степень окисления, составляется с учётом степени окисления кислорода (-2). Для электронейтральности молекулы на один атом серы $S^{+6}$ требуется три атома кислорода $O^{-2}$. Формула высшего оксида: $SO_3$.

Формула высшего гидроксида: Высшему оксиду неметалла соответствует кислота. Оксиду серы(VI) $SO_3$ соответствует серная кислота, формула которой $H_2SO_4$.

Характер оксида и гидроксида: Оксид $SO_3$ является типичным кислотным оксидом, так как ему соответствует сильная серная кислота ($H_2SO_4$). Следовательно, характер оксида и гидроксида — кислотный.

Ответ: Электронная схема строения атома: +16 ) ) ) 2 8 6; формула высшего оксида: $SO_3$; формула высшего гидроксида: $H_2SO_4$; характер оксида и гидроксида: кислотный.

Анализ столбца 2 (Элемент по формуле высшего оксида)

Дано:

Формула высшего оксида: $Al_2O_3$.

Найти:

• Химический знак элемента
• Электронная схема строения атома
• Формула высшего гидроксида
• Характер оксида и гидроксида

Решение:

Химический знак элемента: В формуле $Al_2O_3$ указан химический знак элемента — Al. Это алюминий.

Электронная схема строения атома: Алюминий (Al) имеет порядковый номер 13. Заряд ядра его атома +13, общее число электронов — 13. Элемент находится в 3-м периоде, значит, у него 3 электронных слоя. Алюминий — элемент IIIA (13-й) группы, поэтому на внешнем слое у него 3 электрона. Распределение электронов по слоям: 2, 8, 3. Схема строения атома: +13 ) ) ) 2 8 3.

Формула высшего гидроксида: В оксиде $Al_2O_3$ алюминий проявляет степень окисления +3. Гидроксид, соответствующий этому оксиду, — гидроксид алюминия. Его формула составляется из иона $Al^{3+}$ и гидроксогрупп $OH^{-}$. Формула высшего гидроксида: $Al(OH)_3$.

Характер оксида и гидроксида: Оксид алюминия $Al_2O_3$ и гидроксид алюминия $Al(OH)_3$ проявляют двойственные свойства: они реагируют и с кислотами, и с щелочами. Такие соединения называют амфотерными. Следовательно, характер оксида и гидроксида — амфотерный.

Ответ: Химический знак элемента: Al; электронная схема строения атома: +13 ) ) ) 2 8 3; формула высшего гидроксида: $Al(OH)_3$; характер оксида и гидроксида: амфотерный.

Анализ столбца 3 (Элемент по электронной схеме)

Дано:

Электронная схема строения атома: +20 ) ) ) ) 2 8 8 2.

Найти:

• Химический знак элемента
• Формула высшего оксида
• Формула высшего гидроксида
• Характер оксида и гидроксида

Решение:

Химический знак элемента: Заряд ядра атома, указанный в схеме, равен +20. Элемент с таким зарядом ядра имеет порядковый номер 20. В Периодической системе это кальций (Ca).

Формула высшего оксида: Кальций — элемент IIA (2-й) группы, 4-го периода. Как металл второй группы, он проявляет постоянную степень окисления +2. Эта степень окисления является для него высшей. Формула оксида с кислородом (степень окисления -2): $Ca^{+2}O^{-2}$, то есть $CaO$.

Формула высшего гидроксида: Оксиду кальция $CaO$ (основный оксид) соответствует основание — гидроксид кальция. Формула составляется из иона $Ca^{2+}$ и гидроксогрупп $OH^{-}$. Формула высшего гидроксида: $Ca(OH)_2$.

Характер оксида и гидроксида: Кальций — щелочноземельный металл. Его оксид $CaO$ является основным оксидом, а гидроксид $Ca(OH)_2$ — сильным основанием (щелочью). Следовательно, характер оксида и гидроксида — основный.

Ответ: Химический знак элемента: Ca; формула высшего оксида: $CaO$; формула высшего гидроксида: $Ca(OH)_2$; характер оксида и гидроксида: основный.

Итоговая заполненная таблица:

14. При взаимодействии 22,4 г оксида кальция с водой получено 26,6 г гидроксида кальция. Определите выход продукта реакции в процентах от теоретически возможного.

Дано:

$m(\text{CaO}) = 22,4 \text{ г}$

$m_{\text{практ.}}(\text{Ca(OH)}_2) = 26,6 \text{ г}$

Найти:

$\eta(\text{Ca(OH)}_2) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции взаимодействия оксида кальция с водой. В результате реакции образуется гидроксид кальция (гашеная известь):

$\text{CaO} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca(OH)}_2$

Уравнение сбалансировано, стехиометрическое соотношение между оксидом кальция и гидроксидом кальция составляет 1:1.

2. Рассчитаем молярные массы реагента (оксида кальция, $\text{CaO}$) и продукта (гидроксида кальция, $\text{Ca(OH)}_2$). Используем относительные атомные массы элементов: $A_r(\text{Ca}) = 40$, $A_r(\text{O}) = 16$, $A_r(\text{H}) = 1$.

$M(\text{CaO}) = 40 + 16 = 56 \text{ г/моль}$

$M(\text{Ca(OH)}_2) = 40 + 2 \cdot (16 + 1) = 40 + 34 = 74 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества оксида кальция, вступившего в реакцию, по формуле $n = m/M$:

$n(\text{CaO}) = \frac{m(\text{CaO})}{M(\text{CaO})} = \frac{22,4 \text{ г}}{56 \text{ г/моль}} = 0,4 \text{ моль}$

4. Согласно уравнению реакции, из 1 моль $\text{CaO}$ теоретически образуется 1 моль $\text{Ca(OH)}_2$. Следовательно, теоретическое количество вещества гидроксида кальция равно количеству вещества оксида кальция:

$n_{\text{теор.}}(\text{Ca(OH)}_2) = n(\text{CaO}) = 0,4 \text{ моль}$

5. Вычислим теоретически возможную массу гидроксида кальция ($m_{\text{теор.}}$), которая могла бы получиться из 0,4 моль $\text{CaO}$:

$m_{\text{теор.}}(\text{Ca(OH)}_2) = n_{\text{теор.}}(\text{Ca(OH)}_2) \cdot M(\text{Ca(OH)}_2) = 0,4 \text{ моль} \cdot 74 \text{ г/моль} = 29,6 \text{ г}$

6. Выход продукта реакции ($\eta$) — это отношение массы продукта, полученной практически ($m_{\text{практ.}}$), к массе, которая должна была получиться теоретически ($m_{\text{теор.}}$), выраженное в процентах.

$\eta = \frac{m_{\text{практ.}}}{m_{\text{теор.}}} \cdot 100\%$

$\eta(\text{Ca(OH)}_2) = \frac{26,6 \text{ г}}{29,6 \text{ г}} \cdot 100\% \approx 0,8986 \cdot 100\% \approx 89,9\%$

Ответ: выход продукта реакции составляет 89,9%.

1. К биогенным элементам относят все элементы, представленные в ряду

1) $C$, $H$, $S$, $O$

2) $Ni$, $O$, $Cl$, $Mg$

3) $S$, $Ba$, $N$, $P$

4) $O$, $N$, $Li$, $Fr$

Биогенными элементами называют химические элементы, которые необходимы живым организмам для построения их тел и обеспечения процессов жизнедеятельности. Их классифицируют на макроэлементы, содержание которых в организме значительно (например, $C, H, O, N, P, S, K, Ca, Mg$), и микроэлементы, которые требуются в очень малых количествах (например, $Fe, Zn, Cu, Ni$). Для того чтобы ряд считался правильным ответом, все перечисленные в нем элементы должны быть биогенными.

Рассмотрим предложенные варианты:

1) C, H, S, O
Все элементы в этом ряду относятся к ключевым биогенным элементам (органогенам). Углерод ($C$), водород ($H$) и кислород ($O$) являются основой практически всех органических молекул (белков, жиров, углеводов). Сера ($S$) входит в состав некоторых аминокислот (метионин, цистеин) и, следовательно, белков. Все четыре элемента — незаменимые макроэлементы, составляющие основу жизни.

2) Ni, O, Cl, Mg
Все элементы в этом ряду также являются биогенными. Кислород ($O$), хлор ($Cl$) и магний ($Mg$) — это макроэлементы, выполняющие важные функции. Никель ($Ni$) — это микроэлемент, который входит в состав некоторых ферментов. Таким образом, этот ряд формально тоже состоит из биогенных элементов.

3) S, Ba, N, P
В этом ряду сера ($S$), азот ($N$) и фосфор ($P$) являются важнейшими биогенными элементами. Однако барий ($Ba$) не относится к биогенным элементам. Его биологическая роль для большинства организмов не установлена, а в значительных количествах он токсичен. Следовательно, этот вариант неверный.

4) O, N, Li, Fr
В этом ряду кислород ($O$) и азот ($N$) — это главные биогенные макроэлементы. Роль лития ($Li$) как незаменимого элемента является спорной. Франций ($Fr$) — это короткоживущий радиоактивный элемент, который не выполняет никаких биологических функций. Следовательно, этот вариант также неверный.

При выборе между вариантами 1 и 2 следует учесть, что элементы из первого ряда ($C, H, O, S$) являются основными структурными компонентами органических веществ, составляющих основу жизни. Элементы из второго ряда, хотя и являются биогенными, представляют собой смесь из структурного макроэлемента ($O$), макроэлементов-ионов ($Cl$, $Mg$) и микроэлемента ($Ni$). В контексте подобных заданий предпочтение отдается ряду, состоящему из основных элементов-органогенов, формирующих органическую материю.

Ответ: 1

2. Металлические свойства химических элементов усиливаются в ряду

1) $Ca - Mg - Be$

2) $Al - Mg - Na$

3) $K - Ca - Sc$

4) $Al - Si - P$

Решение

Металлические свойства химических элементов характеризуют их способность отдавать валентные электроны. В Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева существуют следующие закономерности изменения этих свойств:
- В периодах (при движении слева направо) металлические свойства ослабевают. Это связано с увеличением заряда ядра при том же числе электронных слоев, что приводит к более сильному притяжению валентных электронов к ядру.
- В группах (при движении сверху вниз) металлические свойства усиливаются. Это происходит из-за увеличения числа электронных слоев и, как следствие, увеличения атомного радиуса. Валентные электроны находятся дальше от ядра и слабее с ним связаны, поэтому их легче отдать.

Проанализируем каждый из предложенных рядов:

1) Ca — Mg — Be
Элементы Кальций (Ca), Магний (Mg) и Бериллий (Be) находятся во IIА группе. Порядок их расположения в группе сверху вниз: Be → Mg → Ca. В представленном ряду Ca → Mg → Be движение происходит снизу вверх по группе. При движении вверх по группе металлические свойства ослабевают.

2) Al — Mg — Na
Элементы Алюминий (Al), Магний (Mg) и Натрий (Na) находятся в 3-м периоде. Порядок их расположения в периоде слева направо: Na → Mg → Al. В представленном ряду Al → Mg → Na движение происходит справа налево по периоду. При движении справа налево по периоду металлические свойства усиливаются.

3) K — Ca — Sc
Элементы Калий (K), Кальций (Ca) и Скандий (Sc) находятся в 4-м периоде. Порядок их расположения в периоде слева направо: K → Ca → Sc. В данном ряду движение происходит слева направо, следовательно, металлические свойства ослабевают.

4) Al — Si — P
Элементы Алюминий (Al), Кремний (Si) и Фосфор (P) находятся в 3-м периоде. Порядок их расположения в периоде слева направо: Al → Si → P. В данном ряду движение происходит слева направо. Металлические свойства ослабевают (Al — металл, Si — металлоид, P — неметалл).

Таким образом, единственный ряд, в котором металлические свойства химических элементов усиливаются, это Al — Mg — Na.

Ответ: 2

3. Число химических элементов, которыми образованы вещества кислород, алмаз, графит и озон, равно

1) 4

2) 3

3) 2

4) 1

Решение

Чтобы определить общее число химических элементов, необходимо рассмотреть, из атомов каких элементов состоит каждое из указанных веществ.

1. Кислород — это простое вещество, молекула которого состоит из двух атомов элемента кислорода. Химическая формула кислорода — $O_2$. Следовательно, он образован химическим элементом кислородом (O).

2. Алмаз — это одна из аллотропных модификаций углерода. Он состоит исключительно из атомов химического элемента углерода (C).

3. Графит — это другая аллотропная модификация углерода. Он также состоит исключительно из атомов химического элемента углерода (C).

4. Озон — это аллотропная модификация кислорода. Молекула озона состоит из трех атомов элемента кислорода. Химическая формула озона — $O_3$. Он образован химическим элементом кислородом (O).

Таким образом, в перечне веществ присутствуют только два уникальных химических элемента:

• Углерод (C), который образует алмаз и графит.
• Кислород (O), который образует кислород и озон.

Общее число химических элементов, которыми образованы данные вещества, равно 2. Это соответствует варианту ответа под номером 3.

Ответ: 2.