Страница 185 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

2. В ряду $\text{Al} - \text{P} - \text{Cl}$ химические элементы расположены в порядке

1) увеличения атомного радиуса

2) уменьшения электроотрицательности

3) усиления неметаллических свойств

4) увеличения числа электронных слоёв

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать положение химических элементов алюминия ($Al$), фосфора ($P$) и хлора ($Cl$) в Периодической системе Д.И. Менделеева и закономерности изменения их свойств.

Алюминий ($Al$) имеет порядковый номер 13, фосфор ($P$) – 15, хлор ($Cl$) – 17. Все три элемента находятся в 3-м периоде. Таким образом, ряд $Al \rightarrow P \rightarrow Cl$ представляет собой движение по периоду слева направо.

Рассмотрим предложенные варианты изменения свойств в этом ряду:

1) увеличения атомного радиуса

В периоде при движении слева направо заряд ядра атома увеличивается. Это приводит к усилению притяжения электронов внешнего слоя к ядру и, как следствие, к сжатию электронной оболочки. Поэтому атомный радиус элементов в периоде уменьшается. Утверждение неверно.

2) уменьшения электроотрицательности

Электроотрицательность — это способность атома притягивать к себе электроны. В периоде слева направо с ростом заряда ядра и уменьшением атомного радиуса способность атомов притягивать электроны увеличивается. Следовательно, электроотрицательность в ряду $Al \rightarrow P \rightarrow Cl$ возрастает. Утверждение неверно.

3) усиления неметаллических свойств

Неметаллические свойства характеризуются способностью атома принимать электроны. Эта способность возрастает с увеличением электроотрицательности. Поскольку электроотрицательность в ряду $Al \rightarrow P \rightarrow Cl$ увеличивается, то и неметаллические свойства усиливаются. Алюминий — металл, фосфор — неметалл, а хлор — типичный активный неметалл. Утверждение верно.

4) увеличения числа электронных слоёв

Число электронных слоёв в атоме определяется номером периода. Все элементы данного ряда ($Al, P, Cl$) находятся в 3-м периоде, а значит, у каждого из них по 3 электронных слоя. Число слоёв в этом ряду не изменяется. Утверждение неверно.

Ответ: 3

3. Число химических элементов, которыми образованы вещества уголь, алмаз, графит и сажа, равно

1) 4

2) 3

3) 2

4) 1

Решение

Рассмотрим химический состав каждого из перечисленных веществ:

• Алмаз — это одна из аллотропных модификаций углерода. Вещество состоит только из атомов химического элемента углерода ($C$), которые образуют кристаллическую решётку тетраэдрической структуры.
• Графит — это другая аллотропная модификация углерода. Он также состоит только из атомов углерода ($C$), но они образуют слоистую гексагональную кристаллическую структуру.
• Сажа — это аморфная форма углерода, то есть вещество с неупорядоченной структурой, состоящее преимущественно из атомов углерода ($C$).
• Уголь — это ископаемое топливо, которое является нечистым углеродом. Несмотря на наличие примесей других элементов, его основу составляет химический элемент углерод ($C$).

Таким образом, все четыре вещества образованы одним и тем же химическим элементом — углеродом. Следовательно, число химических элементов, которыми образованы данные вещества, равно 1.

Ответ: 1

4. Хлор может взаимодействовать с каждым из двух веществ:

1) железом и гидроксидом магния

2) бромидом натрия и кальцием

3) серной кислотой и иодидом калия

4) фосфором и сульфатом натрия

Хлор ($Cl_2$) — химически активный неметалл, принадлежащий к группе галогенов, и сильный окислитель. Для определения правильного ответа проанализируем возможность взаимодействия хлора с каждой парой веществ.

1) железом и гидроксидом магния

Хлор может вступать в реакцию с обоими веществами.С железом ($Fe$) хлор реагирует при нагревании, окисляя его до степени окисления +3 с образованием хлорида железа(III):$2Fe + 3Cl_2 \xrightarrow{t^\circ} 2FeCl_3$.С гидроксидом магния ($Mg(OH)_2$), который является основанием, хлор вступает в реакцию диспропорционирования, в результате которой образуются хлорид магния, гипохлорит магния и вода:$2Cl_2 + 2Mg(OH)_2 \rightarrow MgCl_2 + Mg(OCl)_2 + 2H_2O$.Хотя обе реакции осуществимы, реакция с железом требует определённых условий (нагревания), что может быть важным фактором при выборе ответа.

2) бромидом натрия и кальцием

Хлор взаимодействует с обоими этими веществами.С бромидом натрия ($NaBr$) протекает реакция замещения. Хлор, как более активный галоген, вытесняет бром из его солей:$Cl_2 + 2NaBr \rightarrow 2NaCl + Br_2$.С кальцием ($Ca$), который является активным щелочноземельным металлом, хлор реагирует энергично, образуя соль — хлорид кальция:$Ca + Cl_2 \rightarrow CaCl_2$.Обе реакции являются типичными для хлора и протекают в стандартных или близких к ним условиях.

3) серной кислотой и иодидом калия

Хлор не взаимодействует с серной кислотой ($H_2SO_4$) в обычных условиях.При этом хлор реагирует с иодидом калия ($KI$), вытесняя из него иод: $Cl_2 + 2KI \rightarrow 2KCl + I_2$.Поскольку реакция идёт не с каждым из веществ, этот вариант не подходит.

4) фосфором и сульфатом натрия

Хлор активно реагирует с фосфором ($P$), образуя хлорид фосфора(III) или хлорид фосфора(V): $2P + 3Cl_2 \rightarrow 2PCl_3$.Однако хлор не реагирует с сульфатом натрия ($Na_2SO_4$). В сульфат-ионе ($SO_4^{2-}$) сера находится в высшей степени окисления (+6), и хлор не может её окислить. Реакция замещения также невозможна.Так как реакция идёт не с каждым из веществ, этот вариант ответа не является правильным.

Сравнивая варианты 1 и 2, где хлор реагирует с обоими веществами, можно заключить, что вариант 2 является наиболее корректным. Реакции хлора с бромидом натрия и кальцием являются классическими примерами химических свойств галогенов и протекают легко, в то время как реакция с железом требует нагревания. В контексте тестовых заданий обычно выбирается пара, где реакции наиболее характерны и не требуют жестких условий.

Ответ: 2.

5. В ряду $Na_2O$ – $MgO$ – $Al_2O_3$ свойства оксидов изменяются

1) от основных к амфотерным

2) от амфотерных к основным

3) от основных к кислотным

4) от кислотных к основным

Решение

Чтобы определить, как изменяются свойства оксидов в ряду $Na_2O — MgO — Al_2O_3$, необходимо проанализировать положение элементов (натрия, магния и алюминия) в Периодической системе и связанные с этим химические свойства их оксидов.

Элементы натрий ($Na$), магний ($Mg$) и алюминий ($Al$) находятся в одном и том же, третьем, периоде Периодической системы. При движении по периоду слева направо происходит закономерное изменение свойств элементов и их соединений: металлические свойства ослабевают, а неметаллические (и кислотные свойства оксидов) усиливаются.

• $Na_2O$ (оксид натрия): Натрий — щелочной металл, расположенный в 1-й группе. Его оксид является типичным основным оксидом. Он активно реагирует с кислотами и кислотными оксидами, а также с водой, образуя сильное основание — щелочь $NaOH$.

• $MgO$ (оксид магния): Магний — щелочноземельный металл из 2-й группы. Он расположен правее натрия, поэтому его металлические свойства выражены слабее. Оксид магния также является основным, но его основность ниже, чем у оксида натрия. Он реагирует с кислотами, но с водой взаимодействует очень медленно.

• $Al_2O_3$ (оксид алюминия): Алюминий находится в 13-й группе, еще правее в периоде. Его оксид проявляет двойственные, то есть амфотерные, свойства. Это означает, что он может реагировать как с кислотами (проявляя основные свойства), так и с сильными основаниями (проявляя кислотные свойства).

Таким образом, в данном ряду происходит переход от ярко выраженных основных свойств ($Na_2O$) через более слабые основные свойства ($MgO$) к амфотерным свойствам ($Al_2O_3$).

Ответ: 1) от основных к амфотерным.

6. Укажите, как изменяется степень окисления хлора в реакции, уравнение которой

$4\text{HCl} + \text{MnO}_2 = \text{MnCl}_2 + \text{Cl}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$

1) $+2 \to 0$

2) $-1 \to 0$

3) $-2 \to -1$

4) $0 \to -1$

Решение

Чтобы определить, как изменяется степень окисления хлора в данной реакции, необходимо найти его степень окисления в исходных веществах (реагентах) и в продуктах реакции.

Уравнение реакции: $4\text{H}\text{Cl} + \text{Mn}\text{O}_2 = \text{Mn}\text{Cl}_2 + \text{Cl}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$

1. Определим степень окисления хлора в реагентах. Хлор находится в составе соляной кислоты ($ \text{H}\text{Cl} $). В соединениях с неметаллами водород ($ \text{H} $) обычно имеет степень окисления $+1$. Так как молекула $ \text{H}\text{Cl} $ электронейтральна, сумма степеней окисления всех атомов в ней равна нулю. Следовательно, степень окисления хлора ($ \text{Cl} $) равна $-1$. Запишем степени окисления над элементами: $ \text{H}^{+1}\text{Cl}^{-1} $.

2. Определим степени окисления хлора в продуктах. Хлор входит в состав двух веществ: хлорида марганца(II) ($ \text{Mn}\text{Cl}_2 $) и молекулярного хлора ($ \text{Cl}_2 $).

- В молекуле простого вещества $ \text{Cl}_2 $ степень окисления атомов хлора равна $0$. Запишем: $ \text{Cl}_2^0 $.
- В соединении $ \text{Mn}\text{Cl}_2 $ хлор является анионом (хлорид-ион), и его степень окисления равна $-1$. Марганец в этом соединении имеет степень окисления $+2$. Запишем: $ \text{Mn}^{+2}\text{Cl}_2^{-1} $.

3. Сравним степени окисления хлора до и после реакции. Атомы хлора из $ \text{H}\text{Cl} $ (степень окисления $-1$) переходят в два разных состояния: часть атомов остается в степени окисления $-1$ (в составе $ \text{Mn}\text{Cl}_2 $), а другая часть окисляется до степени окисления $0$ (в составе $ \text{Cl}_2 $).

Таким образом, в ходе реакции происходит изменение степени окисления хлора с $-1$ на $0$.

Этот процесс можно записать так: $ \text{Cl}^{-1} \rightarrow \text{Cl}^0 $.

Среди предложенных вариантов этот переход соответствует варианту 2).

Ответ: 2) $-1 \rightarrow 0$

7. С раствором гидроксида кальция взаимодействует каждое из двух веществ, формулы которых

1) $CuO$ и $HCl$

2) $AlCl_3$ и $KOH$

3) $Na_2CO_3$ и $SO_2$

4) $H_2O$ и $HNO_3$

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать взаимодействие каждого вещества из предложенных пар с раствором гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$). Гидроксид кальция является щёлочью (сильным основанием) и вступает в реакции с кислотами, кислотными оксидами, амфотерными соединениями и некоторыми солями (в случае образования осадка).

1) CuO и HCl

Оксид меди(II) $CuO$ является основным оксидом и не реагирует с основаниями, к которым относится $Ca(OH)_2$.
Соляная кислота $HCl$ является сильной кислотой и вступает в реакцию нейтрализации с гидроксидом кальция:
$Ca(OH)_2 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + 2H_2O$
Поскольку с $Ca(OH)_2$ реагирует только одно вещество из пары, этот вариант не является верным.

2) AlCl₃ и KOH

Хлорид алюминия $AlCl_3$ — это соль, которая реагирует с щёлочью с образованием нерастворимого гидроксида алюминия:
$2AlCl_3 + 3Ca(OH)_2 \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3CaCl_2$
Гидроксид калия $KOH$ — это щёлочь. Два основания друг с другом не взаимодействуют.
Поскольку с $Ca(OH)_2$ реагирует только одно вещество из пары, этот вариант не является верным.

3) Na₂CO₃ и SO₂

Карбонат натрия $Na_2CO_3$ (растворимая соль) вступает в реакцию ионного обмена с гидроксидом кальция, в результате которой выпадает осадок — карбонат кальция:
$Na_2CO_3 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + 2NaOH$
Оксид серы(IV) $SO_2$ является кислотным оксидом и реагирует с щёлочью с образованием соли и воды (в данном случае — нерастворимого сульфита кальция):
$SO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaSO_3\downarrow + H_2O$
Оба вещества вступают в реакцию с гидроксидом кальция. Следовательно, этот вариант является правильным.

4) H₂O и HNO₃

Вода $H_2O$ является растворителем для гидроксида кальция, но не вступает с ним в химическую реакцию.
Азотная кислота $HNO_3$ — сильная кислота, которая реагирует с основанием $Ca(OH)_2$:
$Ca(OH)_2 + 2HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + 2H_2O$
Поскольку с $Ca(OH)_2$ реагирует только одно вещество из пары, этот вариант не является верным.

Таким образом, оба вещества, формулы которых $Na_2CO_3$ и $SO_2$, взаимодействуют с раствором гидроксида кальция.

Ответ: 3

8. Отличить нитрат калия от сульфата калия можно с помощью вещества, формула которого

1) $H_2SO_4$

2) $CaCO_3$

3) $Mg(OH)_2$

4) $BaCl_2$

Решение

Задача состоит в том, чтобы найти вещество, которое по-разному реагирует с водными растворами нитрата калия ($KNO_3$) и сульфата калия ($K_2SO_4$), позволяя их различить. Различие между этими солями заключается в их анионах: нитрат-ионе ($NO_3^−$) и сульфат-ионе ($SO_4^{2−}$). Следовательно, нужен реагент, который вступает в реакцию с одним из этих ионов с видимым эффектом (например, выпадением осадка).

Проанализируем каждый из предложенных реагентов.

1) H₂SO₄

При добавлении серной кислоты к раствору сульфата калия реакция не произойдет, так как они содержат одинаковый анион ($SO_4^{2−}$). При добавлении к нитрату калия видимых изменений также не будет. Этот реагент не подходит.

2) CaCO₃

Карбонат кальция - нерастворимое в воде вещество. Он не будет реагировать ни с раствором нитрата калия, ни с раствором сульфата калия. Этот реагент не подходит.

3) Mg(OH)₂

Гидроксид магния - практически нерастворимое основание. Он также не будет вступать в реакцию ни с одной из данных солей в растворе. Этот реагент не подходит.

4) BaCl₂

Хлорид бария ($BaCl_2$) является растворимой солью. Качественной реакцией на сульфат-ионы ($SO_4^{2−}$) является их взаимодействие с ионами бария ($Ba^{2+}$) с образованием белого кристаллического осадка сульфата бария ($BaSO_4$), нерастворимого в воде и кислотах.

Реакция с сульфатом калия: $K_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2KCl$

В пробирке с сульфатом калия мы будем наблюдать образование белого осадка.

При добавлении хлорида бария к нитрату калия реакция ионного обмена не приводит к образованию осадка, газа или воды, так как все возможные продукты (нитрат бария $Ba(NO_3)_2$ и хлорид калия $KCl$) растворимы.

$2KNO_3 + BaCl_2 \rightarrow$ реакция не идет

Таким образом, хлорид бария позволяет однозначно отличить сульфат калия (по выпадению белого осадка) от нитрата калия (видимые изменения отсутствуют).

Ответ: 4) $BaCl_2$

9. С наименьшей скоростью протекает реакция, схема которой

1) $Cl_2 + Na \rightarrow$

2) $S + Na \rightarrow$

3) $Si + Na \rightarrow$

4) $P + Na \rightarrow$

Решение

Скорость химической реакции между активным металлом, каким является натрий ($Na$), и неметаллом зависит от химической активности (реакционной способности) этого неметалла. Химическая активность неметаллов определяется их способностью принимать электроны, что напрямую связано с их электроотрицательностью. Чем выше электроотрицательность неметалла, тем он активнее и тем с большей скоростью он будет реагировать с металлом.

Все элементы, предложенные для реакции с натрием, — хлор ($Cl$), сера ($S$), фосфор ($P$) и кремний ($Si$) — находятся в третьем периоде Периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева.

В пределах одного периода при движении слева направо (с увеличением порядкового номера элемента) неметаллические свойства и электроотрицательность элементов возрастают. Расположим данные элементы в порядке их следования в периоде:

Кремний ($Si$, группа 14) → Фосфор ($P$, группа 15) → Сера ($S$, группа 16) → Хлор ($Cl$, группа 17).

Соответственно, их химическая активность как неметаллов возрастает в ряду: $Si < P < S < Cl$.

Это означает, что хлор является самым активным из предложенных неметаллов и будет реагировать с натрием с наибольшей скоростью (реакция протекает со взрывом). Кремний, являясь металлоидом с наименьшей электроотрицательностью в этом ряду, будет наименее активным. Реакция между натрием и кремнием протекает очень медленно и требует сильного нагревания. Следовательно, реакция, схема которой $Si + Na \rightarrow$, будет протекать с наименьшей скоростью.

Ответ: 3