Страница 183 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

4. Кальций взаимодействует с каждым из двух веществ:

1) серой и гидроксидом натрия

2) углеродом и магнием

3) водой и кислородом

4) хлоридом калия и серной кислотой

Решение

Для того чтобы определить правильный ответ, необходимо проанализировать химические свойства кальция ($Ca$) и его способность вступать в реакции с каждой из предложенных пар веществ. Кальций — это активный щелочноземельный металл. Он характеризуется следующими свойствами:

• реагирует с неметаллами (кислородом, серой, углеродом и др.), как правило, при нагревании;
• активно реагирует с водой, образуя гидроксид и водород;
• реагирует с кислотами с вытеснением водорода;
• не реагирует с растворами щелочей, так как не обладает амфотерными свойствами;
• не может вытеснить более активные металлы (например, щелочные металлы, такие как калий) из их солей.

Рассмотрим каждую пару веществ подробно.

1) серой и гидроксидом натрия

Кальций реагирует с серой при нагревании, образуя сульфид кальция: $Ca + S \xrightarrow{t} CaS$.
Кальций не реагирует с гидроксидом натрия ($NaOH$), так как является металлом с основными свойствами и не вступает в реакцию со щелочами. Таким образом, этот вариант не подходит.

2) углеродом и магнием

Кальций реагирует с углеродом при высокой температуре, в результате чего образуется карбид кальция: $Ca + 2C \xrightarrow{t} CaC_2$.
Кальций не взаимодействует с магнием ($Mg$), поскольку оба являются активными металлами и не могут вытеснить друг друга из простого вещества. Этот вариант не подходит.

3) водой и кислородом

Кальций активно реагирует с водой, образуя гидроксид кальция и выделяя водород: $Ca + 2H_2O \rightarrow Ca(OH)_2 + H_2\uparrow$.
Кальций также легко реагирует с кислородом воздуха (особенно при нагревании), образуя оксид кальция: $2Ca + O_2 \xrightarrow{t} 2CaO$.
Поскольку кальций вступает в реакцию с обоими веществами, этот вариант является правильным.

4) хлоридом калия и серной кислотой

Кальций не реагирует с хлоридом калия ($KCl$), так как калий ($K$) в ряду активности металлов стоит левее кальция и является более активным металлом. Следовательно, кальций не может вытеснить калий из его соли.
Кальций реагирует с серной кислотой ($H_2SO_4$), так как стоит в ряду активности до водорода: $Ca + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4\downarrow + H_2\uparrow$.
Так как реакция идет только с одним из двух веществ, этот вариант не подходит.

Ответ: 3

5. Наиболее сильные основные свойства проявляет гидроксид

1) алюминия

2) магния

3) натрия

4) калия

Решение

Сила основных свойств гидроксидов определяется положением элемента, образующего гидроксид, в Периодической системе химических элементов. Основные свойства гидроксидов усиливаются при движении по группе сверху вниз и ослабевают при движении по периоду слева направо. Это связано с увеличением металлических свойств элементов.

Рассмотрим положение металлов из предложенных вариантов в Периодической системе:

• Алюминий ($Al$) – 3-й период, 13-я группа.
• Магний ($Mg$) – 3-й период, 2-я группа.
• Натрий ($Na$) – 3-й период, 1-я группа.
• Калий ($K$) – 4-й период, 1-я группа.

1. Сравним элементы 3-го периода: натрий, магний, алюминий. Они расположены в порядке $Na \rightarrow Mg \rightarrow Al$. При движении слева направо по периоду металлические свойства ослабевают, а следовательно, и сила основных свойств их гидроксидов уменьшается. Таким образом, ряд по убыванию силы оснований выглядит так: $NaOH > Mg(OH)_2 > Al(OH)_3$. Гидроксид натрия ($NaOH$) – сильное основание (щёлочь), гидроксид магния ($Mg(OH)_2$) – слабое основание, а гидроксид алюминия ($Al(OH)_3$) – амфотерный гидроксид.

2. Сравним элементы 1-й группы: натрий и калий. Калий ($K$) находится под натрием ($Na$) в той же группе. При движении сверху вниз по группе металлические свойства усиливаются, так как увеличивается радиус атома и облегчается отдача валентных электронов. Следовательно, основные свойства их гидроксидов также усиливаются. Это означает, что гидроксид калия ($KOH$) является более сильным основанием, чем гидроксид натрия ($NaOH$).

Обобщая, получаем следующий ряд по силе основных свойств: $KOH > NaOH > Mg(OH)_2 > Al(OH)_3$.

Следовательно, наиболее сильные основные свойства проявляет гидроксид калия.

Ответ: 4) калия

6. К окислительно-восстановительным относят реакцию, уравнение которой

1) $H_2 + CuO = Cu + H_2O$

2) $HCl + NaOH = NaCl + H_2O$

3) $CaO + CO_2 = CaCO_3$

4) $MgO + H_2SO_4 = H_2O + MgSO_4$

Окислительно-восстановительными реакциями (ОВР) называют реакции, протекающие с изменением степеней окисления атомов, входящих в состав реагирующих веществ. Чтобы определить, какая из предложенных реакций относится к ОВР, необходимо проанализировать степени окисления элементов в каждом уравнении.

1) $H_2 + CuO = Cu + H_2O$

Определим степени окисления элементов до и после реакции:

• В реагентах: водород ($H_2$) как простое вещество имеет степень окисления 0. В оксиде меди(II) ($CuO$) кислород имеет степень окисления -2, следовательно, медь ($Cu$) имеет степень окисления +2.
• В продуктах: медь ($Cu$) как простое вещество имеет степень окисления 0. В воде ($H_2O$) кислород имеет степень окисления -2, а водород ($H$) +1.

Схемы изменения степеней окисления:

$H_2^0 \rightarrow 2H^{+1}$ - водород отдал электроны, его степень окисления повысилась, он является восстановителем (окисляется).

$Cu^{+2} \rightarrow Cu^0$ - медь приняла электроны, её степень окисления понизилась, она является окислителем (восстанавливается).

Так как происходит изменение степеней окисления, данная реакция является окислительно-восстановительной.

2) $HCl + NaOH = NaCl + H_2O$

Определим степени окисления элементов:

$H^{+1}Cl^{-1} + Na^{+1}O^{-2}H^{+1} = Na^{+1}Cl^{-1} + H_2^{+1}O^{-2}$

В ходе этой реакции степени окисления всех элементов остаются неизменными. Это реакция нейтрализации, которая относится к реакциям ионного обмена.

3) $CaO + CO_2 = CaCO_3$

Определим степени окисления элементов:

$Ca^{+2}O^{-2} + C^{+4}O_2^{-2} = Ca^{+2}C^{+4}O_3^{-2}$

В ходе этой реакции степени окисления всех элементов остаются неизменными. Это реакция соединения.

4) $MgO + H_2SO_4 = H_2O + MgSO_4$

Определим степени окисления элементов:

$Mg^{+2}O^{-2} + H_2^{+1}S^{+6}O_4^{-2} = H_2^{+1}O^{-2} + Mg^{+2}S^{+6}O_4^{-2}$

В ходе этой реакции степени окисления всех элементов остаются неизменными. Это реакция обмена.

Следовательно, к окислительно-восстановительным относится только первая реакция.

Ответ: 1

7. С раствором гидроксида натрия не взаимодействует вещество, формула которого

1) $HCl$

2) $AlCl_3$

3) $SO_3$

4) $MgO$

Решение

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать химические свойства гидроксида натрия ($NaOH$) и каждого из предложенных веществ. Гидроксид натрия является сильным основанием (щёлочью) и вступает в реакции с кислотами, кислотными оксидами, амфотерными оксидами и гидроксидами, а также с некоторыми солями.

1) HCl

Соляная кислота ($HCl$) — это сильная кислота. Реакция между кислотой и основанием является классической реакцией нейтрализации, в результате которой образуются соль и вода.
Уравнение реакции: $HCl + NaOH \rightarrow NaCl + H_2O$
Следовательно, соляная кислота взаимодействует с гидроксидом натрия.

2) AlCl₃

Хлорид алюминия ($AlCl_3$) — это соль, образованная слабым основанием ($Al(OH)_3$) и сильной кислотой ($HCl$). В растворе гидроксид натрия реагирует с хлоридом алюминия с образованием осадка гидроксида алюминия.
Уравнение реакции: $AlCl_3 + 3NaOH \rightarrow Al(OH)_3\downarrow + 3NaCl$
Гидроксид алюминия является амфотерным, поэтому он может растворяться в избытке щёлочи с образованием комплексной соли.
Уравнение реакции: $Al(OH)_3 + NaOH \rightarrow Na[Al(OH)_4]$
Следовательно, хлорид алюминия взаимодействует с гидроксидом натрия.

3) SO₃

Оксид серы(VI) ($SO_3$) — это кислотный оксид, ангидрид серной кислоты. Кислотные оксиды реагируют со щелочами с образованием соли и воды.
Уравнение реакции: $SO_3 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O$
Следовательно, оксид серы(VI) взаимодействует с гидроксидом натрия.

4) MgO

Оксид магния ($MgO$) — это основный оксид. Основные оксиды реагируют с кислотами, но не реагируют с основаниями. Реакция между двумя веществами с основными свойствами (основный оксид и основание) не протекает.
$MgO + NaOH \rightarrow \text{реакция не идёт}$
Следовательно, оксид магния не взаимодействует с гидроксидом натрия.

Ответ: 4

8. Отличить нитрат калия от хлорида натрия можно с помощью реактива, формула которого

1) $H_3PO_4$

2) $BaSO_4$

3) $AgNO_3$

4) $Ca(OH)_2$

Для того чтобы отличить нитрат калия ($KNO_3$) от хлорида натрия ($NaCl$), необходимо найти реагент, который будет вступать в видимую реакцию (например, с образованием осадка) с одним из веществ и не будет реагировать с другим. Оба исходных вещества являются солями, хорошо растворимыми в воде, образующими бесцветные растворы.

Проанализируем каждый из предложенных реагентов:

1) $H_3PO_4$
Фосфорная кислота ($H_3PO_4$) является растворимой кислотой. При её добавлении к растворам нитрата калия и хлорида натрия реакции ионного обмена не произойдут, так как все возможные продукты реакций (фосфаты калия и натрия, нитратная и соляная кислоты) также растворимы в воде. Видимых изменений наблюдаться не будет.

2) $BaSO_4$
Сульфат бария ($BaSO_4$) — это нерастворимая соль. В качестве реагента для проведения реакций в растворе он не используется, так как сам является осадком и не будет диссоциировать на ионы в значительной степени.

3) $AgNO_3$
Нитрат серебра ($AgNO_3$) — это качественный реагент на хлорид-ионы ($Cl^-$).
При добавлении раствора нитрата серебра к раствору хлорида натрия ($NaCl$) произойдет реакция ионного обмена, в результате которой выпадет белый творожистый осадок хлорида серебра ($AgCl$):
$NaCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl \downarrow + NaNO_3$
В то же время, при добавлении раствора нитрата серебра к раствору нитрата калия ($KNO_3$) видимых изменений не произойдет, так как реакция обмена не идет (все вещества в правой части уравнения растворимы):
$KNO_3 + AgNO_3 \nrightarrow$
Таким образом, с помощью нитрата серебра можно однозначно различить эти два вещества.

4) $Ca(OH)_2$
Гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) — щёлочь. При его добавлении к растворам солей сильных кислот и сильных оснований, таких как $KNO_3$ и $NaCl$, реакции ионного обмена не протекают, так как не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита. Все возможные продукты ($Ca(NO_3)_2$, $CaCl_2$, $KOH$, $NaOH$) хорошо растворимы в воде.

Ответ: 3

9. С наименьшей скоростью протекает реакция, схема которой

1) $Cl_2 + Na \to$

2) $Cl_2 + K \to$

3) $Cl_2 + Mg \to$

4) $Cl_2 + Al \to$

Решение

Скорость химической реакции зависит от множества факторов, одним из которых является природа реагирующих веществ. В данном случае мы рассматриваем реакции одного и того же вещества — хлора ($Cl_2$) — с различными металлами: натрием ($Na$), калием ($K$), магнием ($Mg$) и алюминием ($Al$). Скорость этих реакций будет напрямую зависеть от химической активности данных металлов.

Химическую активность металлов можно сравнить, используя ряд активности металлов (электрохимический ряд напряжений). В этом ряду металлы расположены в порядке уменьшения их химической активности. Расположим представленные металлы в соответствии с этим рядом:
$K > Na > Mg > Al$

Из этого ряда следует, что:
- Калий ($K$) — самый активный металл из предложенных. Его реакция с хлором будет самой бурной и быстрой.
- Натрий ($Na$) — также очень активный щелочной металл, но его активность несколько ниже, чем у калия.
- Магний ($Mg$) — менее активен, чем щелочные металлы K и Na.
- Алюминий ($Al$) — наименее активный металл в данном списке. Важной особенностью алюминия является то, что его поверхность всегда покрыта очень тонкой, но прочной и химически стойкой оксидной плёнкой ($Al_2O_3$). Эта пленка защищает металл от контакта с реагентами и значительно замедляет скорость реакции. Чтобы реакция с хлором началась, обычно требуется нагревание или удаление оксидной пленки.

Таким образом, чем левее металл стоит в ряду активности, тем выше его реакционная способность и тем быстрее он реагирует с хлором. Алюминий, как самый правый в этом ряду из представленных металлов, будет реагировать с хлором с наименьшей скоростью.

Ответ: 4) $Cl_2 + Al \rightarrow$

10. Верны ли следующие суждения об угарном газе?

А. Признаки отравления угарным газом — это головная боль и рвота.

Б. Угарный газ, попадая в организм, связывает гемоглобин крови.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

Для того чтобы определить, верны ли предложенные суждения, проанализируем каждое из них по отдельности.

А. Признаки отравления угарным газом — это головная боль и рвота.

Данное суждение является верным. Угарный газ (монооксид углерода, $CO$) — это крайне токсичный газ, который при вдыхании вызывает отравление. Механизм отравления связан с кислородным голоданием (гипоксией) тканей, к которому особенно чувствителен головной мозг. Именно поэтому первыми симптомами отравления угарным газом лёгкой и средней степени тяжести являются: головная боль (особенно в области висков и лба), головокружение, тошнота, рвота, шум в ушах, общая слабость и учащение пульса. Таким образом, головная боль и рвота действительно являются ключевыми признаками отравления $CO$.

Б. Угарный газ, попадая в организм, связывает гемоглобин крови.

Данное суждение также является верным. Гемоглобин — это белок, содержащийся в красных кровяных клетках (эритроцитах) и отвечающий за транспорт кислорода ($O_2$) от лёгких ко всем клеткам организма. Угарный газ ($CO$) имеет сродство к гемоглобину в 200-300 раз выше, чем кислород. Это означает, что даже при небольших концентрациях $CO$ во вдыхаемом воздухе он активно связывается с гемоглобином, образуя стойкое соединение — карбоксигемоглобин ($HbCO$). Этот комплекс не способен переносить кислород, в результате чего кровь теряет свою транспортную функцию, и организм начинает испытывать острое кислородное голодание.

Поскольку оба суждения, А и Б, являются верными, правильным выбором будет вариант, утверждающий верность обоих суждений.

Ответ: 3) оба суждения верны.

Тестовые задания с выбором двух правильных ответов

и на установление соответствия

11. Сокращённое ионное уравнение $NH_{4}^{+} + OH^{-} = NH_{3}\uparrow + H_{2}O$ соответствует взаимодействию веществ, формулы которых

1) $NH_{3}$ и $Ca(OH)_{2}$

2) $NH_{4}Cl$ и $NaOH$

3) $NH_{4}NO_{3}$ и $H_{2}O$

4) $NH_{3} \cdot H_{2}O$ и $KOH$

5) $(NH_{4})_{2}SO_{4}$ и $NaOH$

Заданное сокращённое ионное уравнение $NH_4^+ + OH^- = NH_3↑ + H_2O$ описывает качественную реакцию на ион аммония. Для того чтобы в результате реакции получилось такое уравнение, необходимо, чтобы в реакцию вступали:
1. Растворимая соль аммония, которая в водном растворе будет диссоциировать на катион аммония $NH_4^+$ и анион кислотного остатка.
2. Растворимое сильное основание (щёлочь), которое в водном растворе будет диссоциировать на катион металла и гидроксид-анион $OH^-$.
Продуктами реакции являются газообразный аммиак $NH_3$ и вода $H_2O$, которые являются слабыми электролитами и не диссоциируют на ионы, поэтому записываются в молекулярном виде.
Рассмотрим каждую пару реагентов:

1) $NH_3$ и $Ca(OH)_2$
Аммиак ($NH_3$) и гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) являются основаниями. Химическое взаимодействие между ними не протекает. Кроме того, $Ca(OH)_2$ — малорастворимое вещество. Эта пара реагентов не подходит.
Ответ: не соответствует.

2) $NH_4Cl$ и $NaOH$
Хлорид аммония ($NH_4Cl$) — это растворимая соль, которая в водном растворе полностью диссоциирует на ионы: $NH_4Cl \rightarrow NH_4^+ + Cl^-$.
Гидроксид натрия ($NaOH$) — это сильное растворимое основание (щёлочь), которое в водном растворе полностью диссоциирует на ионы: $NaOH \rightarrow Na^+ + OH^-$.
Оба условия выполняются. Запишем уравнения реакции:
Молекулярное уравнение: $NH_4Cl + NaOH \rightarrow NH_3↑ + H_2O + NaCl$
Полное ионное уравнение: $NH_4^+ + Cl^- + Na^+ + OH^- \rightarrow NH_3↑ + H_2O + Na^+ + Cl^-$
Сократив ионы-наблюдатели ($Na^+$ и $Cl^-$), получаем заданное сокращённое ионное уравнение: $NH_4^+ + OH^- \rightarrow NH_3↑ + H_2O$.
Ответ: соответствует.

3) $NH_4NO_3$ и $H_2O$
В данной паре присутствует только один реагент — нитрат аммония ($NH_4NO_3$), а вода ($H_2O$) является растворителем. В растворе происходит обратимый процесс гидролиза иона аммония: $NH_4^+ + H_2O \rightleftharpoons NH_3 \cdot H_2O + H^+$. Это уравнение не совпадает с заданным.
Ответ: не соответствует.

4) $NH_3 \cdot H_2O$ и $KOH$
Гидрат аммиака ($NH_3 \cdot H_2O$) является слабым основанием, а гидроксид калия ($KOH$) — сильным основанием. Реакция между двумя основаниями не протекает.
Ответ: не соответствует.

5) $(NH_4)_2SO_4$ и $NaOH$
Сульфат аммония ($(NH_4)_2SO_4$) — это растворимая соль, которая в водном растворе полностью диссоциирует на ионы: $(NH_4)_2SO_4 \rightarrow 2NH_4^+ + SO_4^{2-}$.
Гидроксид натрия ($NaOH$) — это сильное растворимое основание (щёлочь), диссоциирующее на ионы: $NaOH \rightarrow Na^+ + OH^-$.
Оба условия выполняются. Запишем уравнения реакции:
Молекулярное уравнение: $(NH_4)_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow 2NH_3↑ + 2H_2O + Na_2SO_4$
Полное ионное уравнение: $2NH_4^+ + SO_4^{2-} + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow 2NH_3↑ + 2H_2O + 2Na^+ + SO_4^{2-}$
Сократив ионы-наблюдатели ($Na^+$ и $SO_4^{2-}$) и разделив все коэффициенты на 2, получаем заданное сокращённое ионное уравнение: $NH_4^+ + OH^- \rightarrow NH_3↑ + H_2O$.
Ответ: соответствует.

Таким образом, заданному уравнению соответствуют взаимодействия веществ, указанные в пунктах 2 и 5.