Страница 19 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

12. По термохимическому уравнению реакции горения угля

$C(\text{тв.}) + O_2(\text{г.}) = CO_2(\text{г.}) + 412 \text{ кДж}$

определите массу угля, необходимого для получения 206 кДж теплоты.

Дано:

Термохимическое уравнение реакции: $C(тв.) + O_2(г.) = CO_2(г.) + Q_1$

$Q_1 = 412 \text{ кДж}$

$Q_2 = 206 \text{ кДж}$

Найти:

$m(C)$ — ?

Решение:

Термохимическое уравнение $C(тв.) + O_2(г.) = CO_2(г.) + 412 \text{ кДж}$ показывает, что при сгорании 1 моль твердого углерода (C) выделяется 412 кДж теплоты. Стехиометрический коэффициент перед углеродом равен 1.

Чтобы определить массу угля, необходимого для получения 206 кДж теплоты, сначала найдем, какое количество вещества ($n$) углерода для этого потребуется. Составим пропорцию:

сгорание 1 моль C — выделяется 412 кДж теплоты

сгорание $n(C)$ моль C — выделяется 206 кДж теплоты

Из пропорции находим $n(C)$:

$n(C) = \frac{1 \text{ моль} \times 206 \text{ кДж}}{412 \text{ кДж}} = 0.5 \text{ моль}$

Далее вычислим массу угля, зная его количество вещества. Масса ($m$) равна произведению количества вещества ($n$) на молярную массу ($M$):

$m = n \times M$

Молярная масса углерода $M(C)$ составляет 12 г/моль.

Подставляем значения и вычисляем массу углерода:

$m(C) = 0.5 \text{ моль} \times 12 \text{ г/моль} = 6 \text{ г}$

Ответ: для получения 206 кДж теплоты необходима масса угля, равная 6 г.

13. Медные предметы домашнего обихода на воздухе постепенно темнеют. Одной из причин этого является образование на поверхности изделия оксида меди(II). Напишите уравнение этой химической реакции и охарактеризуйте её по всем известным вам признакам.

Решение

Процесс потемнения медных предметов на воздухе связан с их окислением кислородом. В результате на поверхности образуется оксид меди(II) черного цвета. Уравнение этой химической реакции выглядит следующим образом:

$$2Cu + O_2 \rightarrow 2CuO$$

Эта реакция протекает очень медленно при комнатной температуре, но значительно ускоряется при нагревании.

Охарактеризуем эту реакцию по всем известным признакам классификации химических реакций.

1. По числу и составу исходных веществ и продуктов реакции

Это реакция соединения, так как из двух простых веществ (медь $Cu$ и кислород $O_2$) образуется одно сложное вещество (оксид меди(II) $CuO$).

2. По изменению степеней окисления химических элементов

Это окислительно-восстановительная реакция, так как в ходе реакции элементы изменяют свои степени окисления:

• Медь ($Cu$) повышает степень окисления с 0 до +2 ($Cu^0 - 2e^- \rightarrow Cu^{+2}$), она является восстановителем (окисляется).
• Кислород ($O$) понижает степень окисления с 0 до -2 ($O_2^0 + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$), он является окислителем (восстанавливается).

3. По тепловому эффекту

Это экзотермическая реакция, так как она протекает с выделением теплоты. Уравнение с указанием теплового эффекта: $2Cu + O_2 = 2CuO + Q$.

4. По агрегатному состоянию (фазе) реагирующих веществ

Это гетерогенная реакция, поскольку исходные вещества находятся в разных агрегатных состояниях: медь — твёрдое вещество ($Cu_{(тв.)}$), а кислород — газ ($O_{2(г.)}$). Реакция протекает на границе раздела фаз.

5. По направлению протекания

Это необратимая реакция в данных условиях. Обратный процесс (разложение оксида меди(II)) возможен, но требует очень высокой температуры (выше 1100 °C).

6. По участию катализатора

Это некаталитическая реакция, так как она протекает без участия катализатора.

Ответ: Уравнение реакции: $2Cu + O_2 \rightarrow 2CuO$. Характеристики реакции: реакция соединения, окислительно-восстановительная, экзотермическая, гетерогенная, необратимая, некаталитическая.

1. К химическим процессам не относят

1) взрыв петарды

2) скисание молока

3) плавление сахара

4) горение парафина

Решение

Химический процесс (химическая реакция) — это явление, в результате которого из одних веществ образуются другие, новые по составу и свойствам. Физический процесс — это явление, которое не приводит к изменению химического состава вещества, а изменяет лишь его агрегатное состояние, форму или другие физические характеристики. Проанализируем предложенные варианты.

1) взрыв петарды

Это очень быстрая химическая реакция горения пиротехнической смеси. В ходе реакции исходные вещества превращаются в новые газообразные и твёрдые продукты, что сопровождается выделением большого количества энергии в виде тепла, света и звука. Это химический процесс.

2) скисание молока

Это биохимический процесс, при котором под действием микроорганизмов молочный сахар (лактоза) превращается в молочную кислоту. Образуется новое вещество, что приводит к изменению вкуса и свойств молока. Это химический процесс.

3) плавление сахара

Плавление — это переход вещества из твёрдого агрегатного состояния в жидкое. При плавлении сахар (сахароза, с химической формулой $C_{12}H_{22}O_{11}$) меняет своё физическое состояние, но его химический состав остаётся неизменным. Новых веществ при этом не образуется. Это физический процесс.

4) горение парафина

Горение — это химическая реакция окисления парафина (смеси углеводородов) кислородом воздуха. В результате этой реакции образуются новые вещества — углекислый газ ($CO_2$) и вода ($H_2O$), а также выделяется тепло и свет. Это химический процесс.

Таким образом, единственным процессом из перечисленных, который не является химическим, а относится к физическим, является плавление сахара.

Ответ: 3

2. Верны ли следующие суждения о химических реакциях?

А. Признаками протекания химических реакций могут быть изменение цвета, выделение энергии, образование осадка, появление запаха.

Б. Признак химической реакции между гидроксидом меди(II) и соляной кислотой — растворение осадка.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

Решение

Для определения верного варианта ответа необходимо проанализировать каждое из предложенных суждений.

А. Признаками протекания химических реакций могут быть изменение цвета, выделение энергии, образование осадка, появление запаха.

Это суждение является верным. Химическая реакция — это процесс, в ходе которого исходные вещества (реагенты) превращаются в новые вещества (продукты). О протекании реакции можно судить по различным внешним признакам, таким как: изменение окраски реагирующей смеси, выделение или поглощение энергии (чаще всего в виде тепла или света), образование твердого нерастворимого вещества (осадка), выделение газа или появление/исчезновение запаха. Все перечисленные в суждении явления действительно служат признаками химических превращений.

Б. Признак химической реакции между гидроксидом меди(II) и соляной кислотой — растворение осадка.

Это суждение также является верным. Гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$) представляет собой нерастворимое в воде основание, имеющее вид голубого осадка. Соляная кислота ($HCl$) — это сильная кислота. При их взаимодействии происходит реакция нейтрализации, уравнение которой: $Cu(OH)_2(тв.) + 2HCl(р-р) \rightarrow CuCl_2(р-р) + 2H_2O(ж)$

В результате этой реакции образуется хлорид меди(II) ($CuCl_2$), который является хорошо растворимой в воде солью, и вода. Таким образом, твердый голубой осадок гидроксида меди(II) реагирует с кислотой и исчезает (растворяется), образуя прозрачный раствор голубого цвета. Следовательно, растворение осадка является ключевым наблюдаемым признаком данной реакции.

Поскольку оба суждения (А и Б) являются верными, правильный вариант ответа — 3.

Ответ: 3

3. Из предложенного перечня выберите уравнение реакции соединения.

1) $CuSO_4 + 2Ag = Cu + Ag_2SO_4$

2) $2Fe(OH)_3 = Fe_2O_3 + 3H_2O$

3) $MgO + CO_2 = MgCO_3$

4) $HCl + NaOH = NaCl + H_2O$

Решение

Для того чтобы выбрать уравнение реакции соединения, необходимо проанализировать каждый из предложенных вариантов. Реакция соединения – это тип химической реакции, при которой из двух или более исходных веществ (простых или сложных) образуется одно единственное, более сложное вещество. Общая схема реакции соединения: $A + B \rightarrow C$.

1) $CuSO_4 + 2Ag = Cu + Ag_2SO_4$

В этой реакции сложное вещество сульфат меди(II) ($CuSO_4$) и простое вещество серебро ($Ag$) образуют два продукта: простое вещество медь ($Cu$) и сложное вещество сульфат серебра ($Ag_2SO_4$). Это реакция замещения, так как атомы серебра замещают атомы меди в соли. Данная реакция не является реакцией соединения, так как в результате образуется не одно, а два вещества.

2) $2Fe(OH)_3 = Fe_2O_3 + 3H_2O$

В этой реакции из одного сложного вещества, гидроксида железа(III) ($Fe(OH)_3$), образуются два новых сложных вещества: оксид железа(III) ($Fe_2O_3$) и вода ($H_2O$). Это реакция разложения, так как одно вещество распадается на несколько. Следовательно, это не реакция соединения.

3) $MgO + CO_2 = MgCO_3$

В данном уравнении два вещества, оксид магния ($MgO$) и диоксид углерода ($CO_2$), реагируют между собой с образованием одного единственного продукта — карбоната магния ($MgCO_3$). Эта реакция полностью соответствует определению реакции соединения, так как из двух реагентов образуется один продукт.

4) $HCl + NaOH = NaCl + H_2O$

Здесь происходит взаимодействие двух сложных веществ — соляной кислоты ($HCl$) и гидроксида натрия ($NaOH$). В результате реакции образуются два новых сложных вещества — хлорид натрия ($NaCl$) и вода ($H_2O$). Это реакция обмена (конкретнее, реакция нейтрализации), а не реакция соединения, поскольку образуется два продукта.

Проанализировав все варианты, можно сделать вывод, что только реакция под номером 3 является реакцией соединения.

Ответ: 3

4. Из предложенного перечня выберите уравнение реакции замещения.

1) $3\text{H}_2\text{O} + \text{P}_2\text{O}_5 = 2\text{H}_3\text{PO}_4$

2) $\text{NH}_4\text{HCO}_3 = \text{NH}_3\uparrow + \text{CO}_2\uparrow + \text{H}_2\text{O}$

3) $\text{WO}_3 + 3\text{H}_2 = \text{W} + 3\text{H}_2\text{O}$

4) $\text{FeCl}_2 + 2\text{NaOH} = \text{Fe(OH)}_2\downarrow + 2\text{NaCl}$

Решение

Реакции замещения — это химические реакции, в которые вступают простое и сложное вещества, в результате чего атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе. Общая схема реакции замещения: $A + BC \rightarrow AC + B$.

Проанализируем каждое из предложенных уравнений:

1) $3H_2O + P_2O_5 = 2H_3PO_4$

В этой реакции два сложных вещества, оксид фосфора(V) ($P_2O_5$) и вода ($H_2O$), соединяются с образованием одного нового, более сложного вещества — ортофосфорной кислоты ($H_3PO_4$). Это характерный признак реакции соединения.

Ответ: реакция соединения.

2) $NH_4HCO_3 = NH_3↑ + CO_2↑ + H_2O$

В этой реакции одно сложное вещество, гидрокарбонат аммония ($NH_4HCO_3$), при нагревании распадается на три более простых вещества: аммиак ($NH_3$), углекислый газ ($CO_2$) и воду ($H_2O$). Это реакция разложения.

Ответ: реакция разложения.

3) $WO_3 + 3H_2 = W + 3H_2O$

Здесь простое вещество, водород ($H_2$), реагирует со сложным веществом, оксидом вольфрама(VI) ($WO_3$). Атомы водорода замещают атомы вольфрама в оксиде. В результате образуются новое простое вещество, вольфрам ($W$), и новое сложное вещество, вода ($H_2O$). Эта реакция полностью соответствует определению реакции замещения.

Ответ: реакция замещения.

4) $FeCl_2 + 2NaOH = Fe(OH)_2↓ + 2NaCl$

В данной реакции участвуют два сложных вещества: хлорид железа(II) ($FeCl_2$) и гидроксид натрия ($NaOH$). Они обмениваются своими составными частями (ионами $Fe^{2+}$ и $Na^+$, $Cl^-$ и $OH^-$), образуя два новых сложных вещества: нерастворимый гидроксид железа(II) ($Fe(OH)_2$) и растворимый хлорид натрия ($NaCl$). Это реакция обмена.

Ответ: реакция обмена.

Следовательно, единственным уравнением реакции замещения из предложенных является уравнение под номером 3.

Ответ: 3