Страница 64 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

8. Верны ли следующие суждения о химических свойствах неметаллов?

А. При взаимодействии неметалла с металлом образуется соединение, в котором неметалл имеет минимальную степень окисления.

Б. Сильные окислители, например фтор, кислород и хлор, способны окислять не только простые, но и сложные вещества.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

Проанализируем оба суждения.

А. При взаимодействии неметалла с металлом образуется соединение, в котором неметалл имеет минимальную степень окисления.

Данное утверждение является общим правилом, но оно не всегда верно. Металлы — восстановители, а неметаллы — окислители. При их взаимодействии неметалл принимает электроны и приобретает отрицательную степень окисления. Часто эта степень окисления действительно является минимально возможной. Например, при реакции натрия с хлором образуется хлорид натрия: $2Na + Cl_2 \rightarrow 2NaCl$ В этом соединении хлор имеет степень окисления -1, что является для него минимальной.

Однако существуют важные исключения. Например, при взаимодействии натрия с кислородом при нагревании образуется преимущественно пероксид натрия, а не оксид: $2Na + O_2 \xrightarrow{t} Na_2O_2$ В пероксиде натрия ($Na_2O_2$) кислород имеет степень окисления -1, в то время как его минимальная степень окисления равна -2 (как в оксиде $Na_2O$). Следовательно, данное суждение не является абсолютно верным.

Таким образом, суждение А неверно.

Б. Сильные окислители, например фтор, кислород и хлор, способны окислять не только простые, но и сложные вещества.

Это утверждение верно. Сильные окислители — это вещества, которые активно принимают электроны, окисляя другие вещества.

• Окисление простых веществ: Фтор, кислород и хлор реагируют со многими простыми веществами. Например, горение углерода (простое вещество) в кислороде: $C + O_2 \rightarrow CO_2$ В этой реакции углерод окисляется от 0 до +4.
• Окисление сложных веществ: Эти же окислители могут окислять и соединения. Например, горение метана ($CH_4$, сложное вещество) в кислороде: $CH_4 + 2O_2 \rightarrow CO_2 + 2H_2O$ Здесь углерод в составе метана окисляется от -4 до +4. Другой пример: хлор вытесняет бром из бромида калия (сложное вещество): $Cl_2 + 2KBr \rightarrow 2KCl + Br_2$ Здесь ион брома $Br^-$ окисляется до простого вещества $Br_2$ со степенью окисления 0.

Таким образом, суждение Б верно.

Поскольку суждение А неверно, а суждение Б верно, правильным является вариант ответа 2.

Ответ: 2

9. Свойства окислителя водород проявляет в реакции, схема которой

1) $Cl_2 + H_2 \to HCl$

2) $N_2 + H_2 \to NH_3$

3) $O_2 + H_2 \to H_2O$

4) $K + H_2 \to KH$

Решение

Окислитель – это химическое вещество, которое в ходе окислительно-восстановительной реакции принимает электроны, при этом его степень окисления понижается.

В исходном состоянии водород является простым веществом ($H_2$), и его степень окисления равна 0. Для того чтобы водород проявил свойства окислителя, его степень окисления в продукте реакции должна стать ниже 0. Типичная степень окисления водорода в соединениях — +1 (в реакциях с более электроотрицательными неметаллами) и -1 (в гидридах металлов). Следовательно, нам нужно найти реакцию, где водород образует гидрид, приобретая степень окисления -1.

Рассмотрим каждый вариант:

1) $Cl_2 + H_2 \rightarrow HCl$
В данной реакции водород ($H_2^0$) взаимодействует с хлором, который является более электроотрицательным элементом. Степень окисления водорода изменяется с 0 до +1 ($H^{+1}Cl^{-1}$). Так как степень окисления повысилась, водород является восстановителем.

2) $N_2 + H_2 \rightarrow NH_3$
Азот более электроотрицателен, чем водород. Степень окисления водорода ($H_2^0$) изменяется с 0 до +1 ($N^{-3}H_3^{+1}$). Водород отдает электроны и выступает в роли восстановителя.

3) $O_2 + H_2 \rightarrow H_2O$
Кислород — один из самых электроотрицательных элементов, поэтому в соединении с ним водород проявляет степень окисления +1 ($H_2^{+1}O^{-2}$). Степень окисления водорода ($H_2^0$) повышается, следовательно, он является восстановителем.

4) $K + H_2 \rightarrow KH$
Калий — это активный щелочной металл, его электроотрицательность ниже, чем у водорода. Поэтому в реакции с калием водород принимает электроны. Его степень окисления изменяется с 0 ($H_2^0$) до -1 ($K^{+1}H^{-1}$). Поскольку степень окисления водорода понизилась, он является окислителем.

Таким образом, водород проявляет свойства окислителя в реакции с калием, в результате которой образуется гидрид калия.

Ответ: 4

10. Восстановительные свойства сера проявляет при взаимодействии

1) с кислородом

2) с цинком

3) с водородом

4) с углеродом

Восстановитель в окислительно-восстановительной реакции — это атом, ион или молекула, которые отдают электроны. В процессе реакции восстановитель окисляется, то есть его степень окисления повышается. Сера ($S$) в виде простого вещества имеет степень окисления 0. Чтобы сера проявляла восстановительные свойства, её степень окисления в продукте реакции должна стать положительной. Это происходит, когда сера взаимодействует с более электроотрицательным элементом, который будет выступать в роли окислителя.

Рассмотрим предложенные варианты взаимодействия:

1) с кислородом
Кислород ($O$) является более электроотрицательным элементом, чем сера ($S$). Поэтому при взаимодействии с кислородом сера будет отдавать электроны, то есть выступать в роли восстановителя. Степень окисления серы повысится.
Уравнение реакции: $S^0 + O_2^0 \rightarrow S^{+4}O_2^{-2}$
Степень окисления серы изменяется с 0 до +4. Сера окисляется, следовательно, является восстановителем.

2) с цинком
Цинк ($Zn$) — это металл, он менее электроотрицателен, чем сера ($S$). При взаимодействии с металлами сера проявляет окислительные свойства, принимая электроны. Степень окисления серы понизится.
Уравнение реакции: $S^0 + Zn^0 \rightarrow Zn^{+2}S^{-2}$
Степень окисления серы изменяется с 0 до -2. Сера восстанавливается, следовательно, является окислителем.

3) с водородом
Водород ($H$) менее электроотрицателен, чем сера ($S$). Поэтому сера будет принимать электроны, выступая в роли окислителя.
Уравнение реакции: $S^0 + H_2^0 \rightarrow H_2^{+1}S^{-2}$
Степень окисления серы изменяется с 0 до -2. Сера восстанавливается, следовательно, является окислителем.

4) с углеродом
Углерод ($C$) имеет близкую к сере, но все же меньшую электроотрицательность. При взаимодействии с углеродом сера также проявляет окислительные свойства.
Уравнение реакции: $C^0 + 2S^0 \rightarrow C^{+4}S_2^{-2}$
Степень окисления серы изменяется с 0 до -2. Сера восстанавливается, следовательно, является окислителем.

Таким образом, сера проявляет восстановительные свойства (окисляется, повышая свою степень окисления) только при взаимодействии с более электроотрицательным элементом, которым из предложенного списка является кислород.
Ответ: 1

11. Укажите свойства, характерные для графита.

1) низкая температура плавления

2) летучесть

3) электропроводность

4) отсутствие цвета

5) твёрдое агрегатное состояние

Для того чтобы определить, какие из перечисленных свойств характерны для графита, необходимо рассмотреть его строение и физические характеристики. Графит является аллотропной модификацией углерода и обладает слоистой кристаллической структурой, которая и определяет его свойства.

Решение

1) низкая температура плавления

Это утверждение неверно. Графит является одним из самых тугоплавких веществ. В его структуре атомы углерода в слоях соединены очень прочными ковалентными связями, для разрыва которых требуется большое количество энергии. Температура плавления (точнее, сублимации, то есть перехода из твёрдого состояния сразу в газообразное) графита очень высока и составляет около $3650$–$3700$ °C. Следовательно, для графита характерна высокая, а не низкая температура плавления.

Ответ: свойство не характерно.

2) летучесть

Это утверждение неверно. Летучесть — это способность вещества легко переходить в газообразное состояние. Так как графит имеет чрезвычайно высокую температуру сублимации, он является крайне нелетучим веществом при нормальных и умеренно высоких температурах.

Ответ: свойство не характерно.

3) электропроводность

Это утверждение верно. Графит хорошо проводит электрический ток. В его слоистой структуре каждый атом углерода связан с тремя соседними атомами, а четвёртый валентный электрон является делокализованным, то есть может свободно перемещаться вдоль слоя. Эти подвижные электроны и обуславливают электропроводность графита, что отличает его от другой аллотропной модификации углерода — алмаза, который является диэлектриком.

Ответ: свойство характерно.

4) отсутствие цвета

Это утверждение неверно. "Отсутствие цвета" означает прозрачность или бесцветность. Графит — непрозрачное вещество тёмно-серого цвета с металлическим блеском. Его цвет обусловлен поглощением света в широком диапазоне видимого спектра из-за наличия свободных электронов.

Ответ: свойство не характерно.

5) твёрдое агрегатное состояние

Это утверждение верно. При стандартных условиях (комнатная температура и атмосферное давление) графит находится в твёрдом агрегатном состоянии. Он остаётся твёрдым в очень широком диапазоне температур, вплоть до температуры своей сублимации.

Ответ: свойство характерно.

12. Установите соответствие между уравнением реакции и изменением степени окисления окислителя.

УРАВНЕНИЕ РЕАКЦИИ

ИЗМЕНЕНИЕ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ ОКИСЛИТЕЛЯ

А) $2\text{Ca} + \text{O}_2 = 2\text{CaO}$

1) $0 \rightarrow +1$

Б) $\text{S} + \text{Cl}_2 = \text{SCl}_2$

2) $+2 \rightarrow 0$

В) $\text{H}_2 + \text{CuO} = \text{Cu} + \text{H}_2\text{O}$

3) $0 \rightarrow -2$

4) $0 \rightarrow -1$

5) $0 \rightarrow +2$

Для того чтобы установить соответствие, необходимо определить степени окисления всех элементов до и после реакции в каждом уравнении и найти окислитель. Окислитель — это атом, молекула или ион, который принимает электроны, в результате чего его степень окисления понижается.

В этом уравнении кальций ($Ca$) и кислород ($O_2$) являются простыми веществами, поэтому их начальные степени окисления равны $0$. В продукте реакции, оксиде кальция ($CaO$), кальций имеет степень окисления $+2$, а кислород $-2$.
Степень окисления кальция изменилась с $0$ до $+2$ (повысилась), следовательно, кальций является восстановителем.
Степень окисления кислорода изменилась с $0$ до $-2$ (понизилась), следовательно, кислород ($O_2$) является окислителем.
Изменение степени окисления окислителя: $0 \rightarrow -2$. Это соответствует варианту 3.
Ответ: 3

В этом уравнении сера ($S$) и хлор ($Cl_2$) являются простыми веществами, их начальные степени окисления равны $0$. В продукте реакции, дихлориде серы ($SCl_2$), хлор, как более электроотрицательный элемент, имеет степень окисления $-1$. Так как в молекуле два атома хлора, то степень окисления серы должна быть $+2$ для сохранения электронейтральности молекулы.
Степень окисления серы изменилась с $0$ до $+2$ (повысилась), следовательно, сера является восстановителем.
Степень окисления хлора изменилась с $0$ до $-1$ (понизилась), следовательно, хлор ($Cl_2$) является окислителем.
Изменение степени окисления окислителя: $0 \rightarrow -1$. Это соответствует варианту 4.
Ответ: 4

В этом уравнении водород ($H_2$) — простое вещество со степенью окисления $0$. В оксиде меди(II) ($CuO$) кислород имеет степень окисления $-2$, а медь — $+2$. В продуктах реакции медь ($Cu$) — простое вещество со степенью окисления $0$, а в воде ($H_2O$) водород имеет степень окисления $+1$, а кислород $-2$.
Степень окисления водорода изменилась с $0$ до $+1$ (повысилась), следовательно, водород является восстановителем.
Степень окисления меди изменилась с $+2$ до $0$ (понизилась), следовательно, оксид меди(II) (а именно, ион меди $Cu^{+2}$) является окислителем.
Изменение степени окисления окислителя: $+2 \rightarrow 0$. Это соответствует варианту 2.
Ответ: 2