Страница 20 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

5. Взаимодействие оксида калия с серной кислотой относят к реакциям

1) обмена

2) замещения

3) соединения

4) разложения

Решение

Чтобы определить тип химической реакции между оксидом калия и серной кислотой, необходимо сначала составить уравнение данной реакции. Оксид калия ($K_2O$) является основным оксидом, а серная кислота ($H_2SO_4$) — сильной кислотой. Взаимодействие между ними — это реакция, в результате которой образуется соль и вода.

Уравнение химической реакции:

$K_2O + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + H_2O$

Теперь проанализируем тип этой реакции в соответствии с предложенными вариантами.

1) обмена

Реакцией обмена называют реакцию между двумя сложными веществами, которые обмениваются своими составными частями. Общая схема такой реакции: $AB + CD \rightarrow AD + CB$. В нашем случае два сложных вещества, $K_2O$ и $H_2SO_4$, обмениваются своими ионными частями: катионы калия ($K^+$) соединяются с сульфат-анионами ($SO_4^{2-}$), а катионы водорода ($H^+$) — с оксид-анионом ($O^{2-}$). В результате образуются два новых сложных вещества: соль сульфат калия ($K_2SO_4$) и вода ($H_2O$). Это полностью соответствует определению реакции обмена.

2) замещения

Реакция замещения происходит между простым и сложным веществами, где атомы простого вещества замещают атомы одного из элементов в сложном веществе. Поскольку в нашей реакции участвуют два сложных вещества, она не относится к реакциям замещения.

3) соединения

Реакция соединения — это процесс, при котором из двух или более исходных веществ образуется одно, более сложное, конечное вещество. В данном случае из двух реагентов образуются два продукта, а не один.

4) разложения

Реакция разложения — это процесс, в котором из одного сложного вещества образуется несколько более простых веществ. В нашей реакции в левой части уравнения находятся два вещества, а не одно.

Таким образом, взаимодействие оксида калия с серной кислотой является реакцией обмена.

Ответ: 1

6. Химическую реакцию, уравнение которой $CaO + H_2O = Ca(OH)_2$, относят к реакциям

1) обмена; эндотермическим

2) соединения; экзотермическим

3) соединения; каталитическим

4) замещения; некаталитическим

Для того чтобы классифицировать химическую реакцию с уравнением $CaO + H_2O = Ca(OH)_2$, нужно рассмотреть ее по двум основным признакам, предложенным в вариантах ответа: тип реакции по изменению состава веществ и тепловой эффект.

1. Тип реакции по составу веществ.

В левой части уравнения находятся два вещества: оксид кальция ($CaO$) и вода ($H_2O$). В правой части уравнения — одно, более сложное вещество: гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$). Реакции, в которых из двух или нескольких исходных веществ образуется одно сложное вещество, называются реакциями соединения. Следовательно, данная реакция является реакцией соединения. Это позволяет исключить варианты 1 (реакция обмена) и 4 (реакция замещения).

2. Тепловой эффект реакции.

Реакция взаимодействия оксида кальция с водой, известная как «гашение извести», протекает с выделением значительного количества теплоты. Это можно наблюдать на практике: смесь сильно нагревается. Реакции, идущие с выделением тепла, называются экзотермическими. Это исключает вариант 1 (эндотермическая). Вариант 3 предполагает, что реакция каталитическая, но для взаимодействия оксида кальция с водой катализатор не требуется, она протекает самопроизвольно.

Таким образом, реакция $CaO + H_2O = Ca(OH)_2$ является реакцией соединения и экзотермической. Этим характеристикам соответствует вариант 2.

Ответ: 2

7. Для нейтрализации щёлочи используют раствор

1) поваренной соли

2) спирта

3) едкого натра

4) борной кислоты

Решение
Реакция нейтрализации — это химическое взаимодействие между кислотой и основанием (щёлочью), в результате которого образуются соль и вода, а среда становится близкой к нейтральной ($pH \approx 7$). Следовательно, для нейтрализации щёлочи нужно использовать кислоту.

Проанализируем предложенные варианты:

1) Поваренная соль (хлорид натрия, $NaCl$) — это соль, продукт реакции сильной кислоты и сильного основания. Её раствор нейтрален и не будет вступать в реакцию нейтрализации со щёлочью.

2) Спирт (например, этанол, $C_2H_5OH$) — органическое вещество, проявляющее очень слабые кислотные свойства (слабее воды), поэтому он не способен нейтрализовать щёлочь в заметной степени.

3) Едкий натр (гидроксид натрия, $NaOH$) — это сама по себе сильная щёлочь. Смешивание двух щелочей не является реакцией нейтрализации.

4) Борная кислота ($H_3BO_3$) — это кислота (хоть и слабая). Именно кислоты реагируют со щелочами, нейтрализуя их. Пример реакции: $H_3BO_3 + NaOH \rightarrow Na[B(OH)_4]$.

Таким образом, для нейтрализации щёлочи подходит только раствор борной кислоты.

Ответ: 4) борной кислоты.

8. К окислительно-восстановительным относят реакцию, уравнение которой

1) $MgO + H_2SO_4 = MgSO_4 + H_2O$

2) $Cl_2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H_2O$

3) $K_2O + H_2O = 2KOH$

4) $KOH + NH_4Cl = KCl + NH_3 + H_2O$

Окислительно-восстановительными реакциями (ОВР) называют реакции, в ходе которых происходит изменение степеней окисления у атомов одного или нескольких элементов. Чтобы определить, какая из предложенных реакций является ОВР, необходимо проанализировать степени окисления всех элементов в реагентах и продуктах для каждого уравнения.

1) $MgO + H_2SO_4 = MgSO_4 + H_2O$

Проставим степени окисления для каждого элемента в левой и правой частях уравнения: $Mg^{+2}O^{-2} + H_2^{+1}S^{+6}O_4^{-2} = Mg^{+2}S^{+6}O_4^{-2} + H_2^{+1}O^{-2}$. В этой реакции степени окисления всех элементов (магния, кислорода, водорода, серы) остаются неизменными. Следовательно, это не окислительно-восстановительная реакция, а реакция ионного обмена (взаимодействие основного оксида с кислотой).

2) $Cl_2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H_2O$

Проставим степени окисления для каждого элемента: $Cl_2^{0} + 2Na^{+1}O^{-2}H^{+1} = Na^{+1}Cl^{-1} + Na^{+1}Cl^{+1}O^{-2} + H_2^{+1}O^{-2}$. В ходе этой реакции хлор, находясь в простом веществе со степенью окисления 0, одновременно и повышает, и понижает свою степень окисления. Атом хлора переходит из степени окисления $0$ в степень окисления $-1$ ($Cl^0 \rightarrow Cl^{-1}$), принимая электрон (восстанавливается), и в степень окисления $+1$ ($Cl^0 \rightarrow Cl^{+1}$), отдавая электрон (окисляется). Такие реакции, где один и тот же элемент является и окислителем, и восстановителем, называются реакциями диспропорционирования. Поскольку степени окисления изменяются, данная реакция является окислительно-восстановительной.

3) $K_2O + H_2O = 2KOH$

Проставим степени окисления: $K_2^{+1}O^{-2} + H_2^{+1}O^{-2} = 2K^{+1}O^{-2}H^{+1}$. Степени окисления калия, кислорода и водорода не меняются. Это реакция соединения, которая не является ОВР.

4) $KOH + NH_4Cl = KCl + NH_3 + H_2O$

Проставим степени окисления: $K^{+1}O^{-2}H^{+1} + N^{-3}H_4^{+1}Cl^{-1} = K^{+1}Cl^{-1} + N^{-3}H_3^{+1} + H_2^{+1}O^{-2}$. Степени окисления всех элементов (калия, кислорода, водорода, азота, хлора) остаются постоянными. Это реакция ионного обмена, не ОВР.

Таким образом, единственная реакция из предложенных, в которой изменяются степени окисления элементов, — это реакция под номером 2.

Ответ: 2

9. Укажите коэффициент перед формулой окислителя в уравнении окислительно-восстановительной реакции, схема которой

$C + HNO_3 \rightarrow NO_2 + CO_2 + H_2O$

1) 1 2) 2 3) 4 4) 6

Дано:

Схема окислительно-восстановительной реакции: $C + HNO_3 \rightarrow NO_2 + CO_2 + H_2O$

Найти:

Коэффициент перед формулой окислителя.

Решение:

Для решения задачи необходимо уравнять данную окислительно-восстановительную реакцию (ОВР) и определить, какое вещество является окислителем.

1. Определим степени окисления элементов в каждом веществе, чтобы найти, какие из них изменяют свою степень окисления.

$ \overset{0}{C} + H\overset{+1}{}\overset{+5}{N}\overset{-2}{O_3} \rightarrow \overset{+4}{N}\overset{-2}{O_2} + \overset{+4}{C}\overset{-2}{O_2} + \overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O} $

Из схемы видно, что степени окисления изменяют углерод и азот:

• Углерод (C) повышает степень окисления с 0 до +4.
• Азот (N) понижает степень окисления с +5 до +4.

2. Определим окислитель и восстановитель.

• Элемент, который повышает свою степень окисления, является восстановителем (он отдает электроны). В данном случае это углерод $C^0$.
• Элемент, который понижает свою степень окисления, является окислителем (он принимает электроны). В данном случае это азот $N^{+5}$ в составе азотной кислоты $HNO_3$. Таким образом, окислителем является азотная кислота.

3. Составим электронный баланс, чтобы найти коэффициенты в уравнении.

Процесс окисления (отдача электронов):

$C^0 - 4e^- \rightarrow C^{+4}$

Процесс восстановления (принятие электронов):

$N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4}$

Чтобы количество отданных и принятых электронов было равным, найдем наименьшее общее кратное для чисел 4 и 1. Оно равно 4. Тогда коэффициенты для полуреакций будут следующими:

$ \begin{array}{c|c c l} C^{0} - 4e^- \rightarrow C^{+4} & 4 & 1 & \text{восстановитель, окисление} \\ N^{+5} + 1e^- \rightarrow N^{+4} & 1 & 4 & \text{окислитель, восстановление} \end{array} $

4. Расставим полученные коэффициенты в схему реакции. Коэффициент 1 ставится перед $C$ и $CO_2$, а коэффициент 4 — перед $HNO_3$ и $NO_2$.

$1C + 4HNO_3 \rightarrow 4NO_2 + 1CO_2 + H_2O$

5. Уравняем количество атомов водорода и кислорода. В левой части уравнения 4 атома водорода (в $4HNO_3$), в правой — 2 (в $H_2O$). Чтобы уравнять, поставим коэффициент 2 перед $H_2O$.

$C + 4HNO_3 \rightarrow 4NO_2 + CO_2 + 2H_2O$

6. Проверим баланс атомов кислорода:

• Слева: $4 \times 3 = 12$ атомов.
• Справа: $(4 \times 2) + 2 + (2 \times 1) = 8 + 2 + 2 = 12$ атомов.

Баланс достигнут, уравнение реакции составлено верно.

Окислителем в реакции является азотная кислота $HNO_3$. Коэффициент перед ее формулой в уравнении равен 4.

Ответ: 4

Тестовые задания с выбором двух правильных ответов и на установление соответствия

1) Степени окисления атомов химических элементов в этих реакциях не изменяются.

2) К таким реакциям относят все реакции между простыми веществами.

3) Число отданных и принятых атомами электронов в ходе конкретной реакции может быть разным.

4) Это реакции, в результате которых происходит изменение степеней окисления атомов химических элементов.

5) К таким реакциям относят все реакции между сложными веществами.

Решение

Проанализируем каждое из предложенных утверждений, чтобы выбрать справедливые для окислительно-восстановительных реакций (ОВР).

1) Степени окисления атомов химических элементов в этих реакциях не изменяются.

Данное утверждение является неверным. Оно противоречит самому определению окислительно-восстановительной реакции. Ключевым признаком ОВР является именно изменение степеней окисления атомов химических элементов в результате перераспределения электронов между ними. Реакции без изменения степеней окисления — это, например, реакции ионного обмена.

2) К таким реакциям относят все реакции между простыми веществами.

Данное утверждение является верным. Простое вещество состоит из атомов одного элемента, степень окисления которых по определению равна нулю. При взаимодействии простых веществ друг с другом образуется сложное вещество, в котором атомы этих элементов приобретают ненулевые (положительные или отрицательные) степени окисления. Следовательно, изменение степеней окисления неизбежно. Например, в реакции водорода с хлором: $H_2^0 + Cl_2^0 \rightarrow 2H^{+1}Cl^{-1}$.

3) Число отданных и принятых атомами электронов в ходе конкретной реакции может быть разным.

Данное утверждение является неверным. В любой окислительно-восстановительной реакции соблюдается электронный баланс, который является следствием закона сохранения заряда. Это означает, что общее число электронов, отданных восстановителем, всегда в точности равно общему числу электронов, принятых окислителем.

4) Это реакции, в результате которых происходит изменение степеней окисления атомов химических элементов.

Данное утверждение является верным. Это фундаментальное определение окислительно-восстановительной реакции. Процесс, в котором атом отдает электроны и его степень окисления повышается, называется окислением. Процесс, в котором атом принимает электроны и его степень окисления понижается, называется восстановлением. Оба процесса всегда протекают одновременно.

5) К таким реакциям относят все реакции между сложными веществами.

Данное утверждение является неверным. Существует большой класс реакций между сложными веществами, которые протекают без изменения степеней окисления. К ним относятся, например, все реакции ионного обмена (нейтрализация, реакции с образованием осадка или газа). Пример: $BaCl_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2NaCl$. В этой реакции степени окисления всех элементов ($Ba^{+2}, Cl^{-1}, Na^{+1}, S^{+6}, O^{-2}$) не изменяются.

Таким образом, правильными являются утверждения под номерами 2 и 4.

Ответ: 2, 4.