Страница 34 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

1. Электрический ток проводит

1) дистиллированная вода

2) водный раствор гидроксида натрия

3) азот

4) карбонат кальция

Электрический ток представляет собой упорядоченное (направленное) движение заряженных частиц. Для того чтобы вещество проводило электрический ток, в нем должны присутствовать свободные носители заряда. В металлах это электроны, а в растворах или расплавах электролитов — ионы.

Решение

Рассмотрим каждый из предложенных вариантов с точки зрения наличия свободных носителей заряда:

1) дистиллированная вода
Дистиллированная вода ($H_2O$) — это вода, очищенная от растворенных в ней солей, минералов и других примесей. Молекулы воды электрически нейтральны. Хотя вода незначительно диссоциирует на ионы ($H^+$ и $OH^-$), их концентрация крайне мала. Поэтому дистиллированная вода является очень плохим проводником электрического тока (диэлектриком).

2) водный раствор гидроксида натрия
Гидроксид натрия ($NaOH$) — это сильный электролит (щёлочь). При растворении в воде он диссоциирует (распадается) на ионы: $NaOH \leftrightarrow Na^+ + OH^-$ В результате в растворе образуется большое количество свободных подвижных заряженных частиц: положительно заряженных ионов натрия ($Na^+$) и отрицательно заряженных гидроксид-ионов ($OH^-$). Эти ионы способны перемещаться в электрическом поле, создавая электрический ток. Следовательно, водный раствор гидроксида натрия является проводником.

3) азот
Азот ($N_2$) при нормальных условиях — это газ, состоящий из нейтральных молекул. В нем нет свободных заряженных частиц, поэтому он не проводит электрический ток и является изолятором.

4) карбонат кальция
Карбонат кальция ($CaCO_3$, мел, известняк) — это ионное соединение. Однако в твердом состоянии его ионы ($Ca^{2+}$ и $CO_3^{2-}$) зафиксированы в кристаллической решетке и не могут свободно перемещаться. Поэтому твердый карбонат кальция не проводит ток. Он также практически нерастворим в воде, поэтому не может создать раствор с достаточной концентрацией ионов для проведения тока.

Из всех перечисленных вариантов только водный раствор гидроксида натрия содержит достаточное количество свободных подвижных ионов для проведения электрического тока.

Ответ: 2

2. Верны ли следующие суждения об электролитах?

А. При растворении в воде электролиты диссоциируют на ионы.

Б. Ионы металлов имеют только положительный заряд.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

Для того чтобы определить правильный ответ, необходимо проанализировать каждое из предложенных суждений.

А. При растворении в воде электролиты диссоциируют на ионы.
Данное суждение является верным. По определению, электролиты — это вещества (к ним относятся многие соли, кислоты и основания), которые при растворении в воде или в расплаве распадаются на положительно и отрицательно заряженные частицы — ионы. Этот процесс называется электролитической диссоциацией. Именно благодаря наличию свободных ионов растворы и расплавы электролитов способны проводить электрический ток. Например, диссоциация хлорида натрия в воде: $NaCl \rightarrow Na^+ + Cl^-$.

Б. Ионы металлов имеют только положительный заряд.
Данное суждение также является верным. Атомы металлов характеризуются наличием небольшого числа электронов на внешнем электронном уровне и относительно низкими значениями энергии ионизации. В ходе химических взаимодействий они легко отдают свои валентные электроны, превращаясь в положительно заряженные ионы — катионы. Например, атом кальция ($Ca$), теряя два электрона, образует катион $Ca^{2+}$. Образование отрицательно заряженных ионов (анионов) для металлов нехарактерно.

Так как оба суждения (А и Б) верны, то правильным вариантом ответа является тот, который утверждает, что верны оба суждения.

Ответ: 3

3. Хлорид-ионы образуются при электролитической диссоциации вещества, формула которого

1) $AgCl$

2) $CuCl_2$

3) $HClO_4$

4) $NaClO_3$

Электролитическая диссоциация — это процесс распада вещества-электролита на ионы при его растворении в полярном растворителе (чаще всего в воде) или при плавлении. Хлорид-ион, имеющий формулу $Cl^-$, представляет собой атом хлора, принявший один электрон. Он образуется при диссоциации соляной кислоты ($HCl$) и ее солей — хлоридов. Чтобы определить, какое из предложенных веществ образует хлорид-ионы, проанализируем каждое из них.

1) AgCl
Хлорид серебра ($AgCl$) — это соль. Согласно таблице растворимости, хлорид серебра является практически нерастворимым в воде веществом (обозначается буквой "Н"). Это означает, что при добавлении в воду он не распадается на ионы в сколько-нибудь значимой степени и, следовательно, не образует хлорид-ионы в растворе.

2) CuCl₂
Хлорид меди(II) ($CuCl_2$) — это соль, образованная катионом металла меди и анионом кислотного остатка соляной кислоты. Эта соль хорошо растворима в воде ("Р" в таблице растворимости). При растворении она диссоциирует (распадается) на ионы по следующему уравнению:
$CuCl_2 \rightarrow Cu^{2+} + 2Cl^-$
В результате этого процесса в растворе образуются катионы меди ($Cu^{2+}$) и хлорид-ионы ($Cl^-$). Таким образом, это вещество является источником хлорид-ионов.

3) HClO₄
Хлорная кислота ($HClO_4$) — это сильная кислородсодержащая кислота. Она хорошо диссоциирует в водном растворе, но при этом распадается на катион водорода ($H^+$) и сложный анион — перхлорат-ион ($ClO_4^-$):
$HClO_4 \rightarrow H^+ + ClO_4^-$
В перхлорат-ионе атом хлора прочно связан с атомами кислорода и не существует в виде отдельного иона $Cl^-$.

4) NaClO₃
Хлорат натрия ($NaClO_3$) — это соль, образованная катионом натрия и анионом хлорноватой кислоты. Эта соль хорошо растворима в воде и полностью диссоциирует на ионы:
$NaClO_3 \rightarrow Na^+ + ClO_3^-$
При диссоциации образуются катион натрия ($Na^+$) и хлорат-ион ($ClO_3^-$). Как и в предыдущем случае, атом хлора является частью сложного кислородсодержащего аниона и не образует простого хлорид-иона $Cl^-$.

Итак, из всех перечисленных веществ только хлорид меди(II) при электролитической диссоциации в водном растворе образует хлорид-ионы.

Ответ: 2

4. Катионы магния образуются при электролитической диссоциации вещества, формула которого

1) $MgO$

2) $Mg(OH)_2$

3) $Mg(NO_3)_2$

4) $MgCO_3$

Решение

Электролитическая диссоциация — это процесс распада вещества-электролита на ионы (катионы и анионы) при его растворении или плавлении. Катионы — это положительно заряженные ионы. Чтобы вещество диссоциировало с образованием катионов магния ($Mg^{2+}$), оно должно быть растворимым в воде основанием или солью магния.

Проанализируем каждый из предложенных вариантов:

1) MgO

Оксид магния ($MgO$) — это основный оксид. Оксиды не являются электролитами и не диссоциируют в воде напрямую. $MgO$ очень плохо растворяется в воде, частично реагируя с ней с образованием малорастворимого гидроксида магния $Mg(OH)_2$. Следовательно, катионы магния в значительном количестве не образуются.

2) Mg(OH)₂

Гидроксид магния ($Mg(OH)_2$) — это основание. Согласно таблице растворимости, это вещество является практически нерастворимым в воде. Поэтому оно является очень слабым электролитом, и его диссоциация на ионы ($Mg(OH)_2 \rightleftharpoons Mg^{2+} + 2OH^-$) протекает в крайне незначительной степени. Значимой концентрации катионов магния в растворе не создается.

3) Mg(NO₃)₂

Нитрат магния ($Mg(NO_3)_2$) — это соль. Согласно правилам растворимости, все соли-нитраты хорошо растворимы в воде. Будучи растворимой солью, нитрат магния является сильным электролитом и при растворении в воде практически полностью диссоциирует на ионы по уравнению:

$Mg(NO_3)_2 \rightarrow Mg^{2+} + 2NO_3^-$

В результате этого процесса в растворе образуются катионы магния ($Mg^{2+}$). Этот вариант является правильным.

4) MgCO₃

Карбонат магния ($MgCO_3$) — это соль. Согласно таблице растворимости, это вещество нерастворимо в воде. Как и другие нерастворимые соли, оно не диссоциирует в водном растворе и, следовательно, не образует катионов магния.

Таким образом, из всех перечисленных веществ только нитрат магния является хорошо растворимой солью (сильным электролитом) и при диссоциации в водном растворе образует катионы магния.

Ответ: 3

5. Из предложенного перечня выберите название простого катиона.

1) ион аммония

2) нитрат-ион

3) хлорид-ион

4) ион кальция

Решение

Задача состоит в том, чтобы определить, какой из предложенных ионов является простым катионом. Для этого необходимо последовательно проанализировать каждый вариант, учитывая следующие определения:
Простой ион – это ион, состоящий из одного атома химического элемента.
Сложный ион (или полиатомный ион) – это ион, состоящий из двух или более ковалентно связанных атомов.
Катион – это положительно заряженный ион.
Анион – это отрицательно заряженный ион.
Следовательно, мы ищем положительно заряженный ион, состоящий из одного атома.

1) ион аммония
Ион аммония имеет химическую формулу $NH_4^+$. Он состоит из одного атома азота (N) и четырех атомов водорода (H), следовательно, это сложный ион. Его заряд +1, что делает его катионом. Ион аммония — это сложный катион, поэтому данный вариант не подходит.

2) нитрат-ион
Нитрат-ион имеет химическую формулу $NO_3^-$. Он состоит из одного атома азота (N) и трех атомов кислорода (O), что делает его сложным ионом. Его заряд -1, следовательно, это анион. Нитрат-ион — это сложный анион, поэтому данный вариант не подходит.

3) хлорид-ион
Хлорид-ион имеет химическую формулу $Cl^-$. Он состоит из одного атома хлора (Cl), следовательно, это простой ион. Его заряд -1, что делает его анионом. Хлорид-ион — это простой анион, но нам нужен катион, поэтому данный вариант не подходит.

4) ион кальция
Ион кальция имеет химическую формулу $Ca^{2+}$. Он состоит из одного атома кальция (Ca), следовательно, это простой ион. Его заряд +2, что делает его катионом. Таким образом, ион кальция является простым катионом, что полностью соответствует условию задачи.

Ответ: 4) ион кальция.

6. Из предложенного перечня выберите формулу сильного электролита.

1) $H_2CO_3$

2) $H_2O$

3) $Sr(OH)_2$

4) $HNO_2$

Решение

Сильные электролиты — это химические соединения, которые при растворении в полярном растворителе (например, в воде) или в расплавленном состоянии практически полностью диссоциируют (распадаются) на ионы. Степень диссоциации сильных электролитов близка к 1 (или 100%). К сильным электролитам относятся большинство растворимых солей, сильные кислоты и сильные основания (щёлочи).

Рассмотрим каждый из предложенных вариантов:

1) H₂CO₃
Угольная кислота ($H_2CO_3$) является слабой кислотой. В водном растворе она диссоциирует лишь в незначительной степени, это обратимый процесс. Следовательно, это слабый электролит.

2) H₂O
Вода ($H_2O$) подвергается автопротолизу (самодиссоциации) на ионы гидроксония ($H_3O^+$) и гидроксид-ионы ($OH^-$), но в очень малой степени. Поэтому вода является очень слабым электролитом.

3) Sr(OH)₂
Гидроксид стронция ($Sr(OH)_2$) является гидроксидом щёлочноземельного металла. Это сильное основание (щёлочь), которое хорошо растворимо в воде и полностью диссоциирует на ионы стронция и гидроксид-ионы:
$Sr(OH)_2 \rightarrow Sr^{2+} + 2OH^-$
Следовательно, гидроксид стронция — сильный электролит.

4) HNO₂
Азотистая кислота ($HNO_2$) — это слабая кислота. В водном растворе она диссоциирует частично, устанавливается равновесие между молекулами кислоты и ионами. Следовательно, это слабый электролит.

Таким образом, единственным сильным электролитом в приведённом списке является гидроксид стронция.

Ответ: 3

7. Наибольшее число анионов образуется при диссоциации 1 моль

1) сульфата алюминия

2) гидроксида бария

3) фосфата калия

4) нитрата натрия

Для того чтобы определить, при диссоциации какого из предложенных веществ образуется наибольшее число анионов, необходимо составить уравнения электролитической диссоциации для 1 моль каждого соединения и сравнить количество образующихся анионов.

1) сульфата алюминия

Химическая формула сульфата алюминия — $Al_2(SO_4)_3$. Это сильный электролит, который в водном растворе диссоциирует на ионы.

Уравнение диссоциации:

$Al_2(SO_4)_3 \leftrightarrow 2Al^{3+} + 3SO_4^{2-}$

Из уравнения видно, что при диссоциации 1 моль сульфата алюминия образуется 3 моль сульфат-анионов ($SO_4^{2-}$).

Ответ: 3 моль анионов.

2) гидроксида бария

Химическая формула гидроксида бария — $Ba(OH)_2$. Это сильное основание (щелочь), которое также является сильным электролитом.

Уравнение диссоциации:

$Ba(OH)_2 \leftrightarrow Ba^{2+} + 2OH^{-}$

При диссоциации 1 моль гидроксида бария образуется 2 моль гидроксид-анионов ($OH^{-}$).

Ответ: 2 моль анионов.

3) фосфата калия

Химическая формула фосфата калия — $K_3PO_4$. Это растворимая соль, сильный электролит.

Уравнение диссоциации:

$K_3PO_4 \leftrightarrow 3K^{+} + PO_4^{3-}$

При диссоциации 1 моль фосфата калия образуется 1 моль фосфат-анионов ($PO_4^{3-}$).

Ответ: 1 моль анионов.

4) нитрата натрия

Химическая формула нитрата натрия — $NaNO_3$. Это растворимая соль, сильный электролит.

Уравнение диссоциации:

$NaNO_3 \leftrightarrow Na^{+} + NO_3^{-}$

При диссоциации 1 моль нитрата натрия образуется 1 моль нитрат-анионов ($NO_3^{-}$).

Ответ: 1 моль анионов.

Сравнив количество моль анионов, образующихся при диссоциации 1 моль каждого вещества: 3 моль для сульфата алюминия, 2 моль для гидроксида бария, 1 моль для фосфата калия и 1 моль для нитрата натрия, мы приходим к выводу, что наибольшее число анионов образуется в первом случае.

Ответ: 1) сульфата алюминия.

8. В растворе одновременно могут присутствовать ионы

Для того чтобы ионы могли одновременно присутствовать в растворе, они не должны взаимодействовать друг с другом с образованием нерастворимого вещества (осадка), газа или слабого электролита (например, воды). Проанализируем каждую из предложенных пар ионов.

1) K⁺ и CO₃²⁻

При возможном взаимодействии ионов калия $K^{+}$ и карбонат-ионов $CO_3^{2-}$ может образоваться соль карбонат калия, $K_2CO_3$. Согласно таблице растворимости, все соли калия являются растворимыми в воде. Следовательно, реакция ионного обмена не протекает, так как не образуется ни осадок, ни газ, ни слабый электролит. Эти ионы могут свободно сосуществовать в одном растворе.

Ответ: Данные ионы могут одновременно присутствовать в растворе.

2) Mg²⁺ и OH⁻

При взаимодействии ионов магния $Mg^{2+}$ и гидроксид-ионов $OH^{-}$ образуется гидроксид магния $Mg(OH)_2$. Согласно таблице растворимости, это вещество является нерастворимым и выпадает в осадок.
Сокращенное ионное уравнение реакции: $Mg^{2+} + 2OH^{-} \rightarrow Mg(OH)_2 \downarrow$.
Поскольку ионы связываются в нерастворимое соединение, они не могут одновременно находиться в растворе в значительных концентрациях.

Ответ: Данные ионы не могут одновременно присутствовать в растворе.

3) Ag⁺ и Cl⁻

При взаимодействии ионов серебра $Ag^{+}$ и хлорид-ионов $Cl^{-}$ образуется хлорид серебра $AgCl$. Согласно таблице растворимости, это вещество является нерастворимым и выпадает в виде белого творожистого осадка.
Сокращенное ионное уравнение реакции: $Ag^{+} + Cl^{-} \rightarrow AgCl \downarrow$.
Поскольку образуется осадок, эти ионы не могут сосуществовать в растворе.

Ответ: Данные ионы не могут одновременно присутствовать в растворе.

4) H⁺ и OH⁻

Ионы водорода $H^{+}$ и гидроксид-ионы $OH^{-}$ вступают в реакцию нейтрализации, образуя воду $H_2O$, которая является очень слабым электролитом.
Сокращенное ионное уравнение реакции: $H^{+} + OH^{-} \rightarrow H_2O$.
Так как ионы связываются в молекулы слабого электролита, они не могут одновременно присутствовать в растворе в значительных концентрациях.

Ответ: Данные ионы не могут одновременно присутствовать в растворе.