Страница 66 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

7. Даны вещества: азот, кислород, алюминий, озон. Число химических элементов, образующих эти вещества, равно

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

Дано:

Вещества: азот, кислород, алюминий, озон.

Найти:

Число химических элементов, образующих данные вещества.

Решение:

Чтобы определить общее число химических элементов, нужно проанализировать состав каждого из перечисленных веществ.

1. Азот — это простое вещество, молекула которого состоит из двух атомов. Химическая формула азота — $N_2$. Это вещество образовано одним химическим элементом — Азотом (N).

2. Кислород — это простое вещество с химической формулой $O_2$. Оно образовано одним химическим элементом — Кислородом (O).

3. Алюминий — это простое вещество, металл. Его химический символ, который также является его формулой, — $Al$. Он образован одним химическим элементом — Алюминием (Al).

4. Озон — это аллотропная модификация кислорода, простое вещество с химической формулой $O_3$. Он образован тем же химическим элементом, что и кислород, — Кислородом (O).

Теперь перечислим все уникальные химические элементы, которые образуют данные вещества:

- Азот (N)
- Кислород (O)
- Алюминий (Al)

Всего в списке три различных химических элемента. Следовательно, правильный вариант ответа — 3.

Ответ: 3

8. Верны ли следующие суждения о химических свойствах неметаллов?

А. При взаимодействии неметаллов друг с другом в роли окислителя выступает неметалл с большей электроотрицательностью.

Б. Восстановительные свойства углерода и водорода используют в металлургии.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

А. При взаимодействии неметаллов друг с другом в роли окислителя выступает неметалл с большей электроотрицательностью.
Данное утверждение является верным. Электроотрицательность — это мера способности атома притягивать к себе электроны от других атомов в химической связи. Окислитель в окислительно-восстановительной реакции — это атом, ион или молекула, которая принимает электроны, понижая свою степень окисления (т.е. восстанавливается).
При реакции двух неметаллов образуется ковалентная связь. Электронная пара в этой связи смещается к атому с более высокой электроотрицательностью. Таким образом, этот атом "забирает" электронную плотность у своего партнера по связи, то есть принимает электроны и выступает в роли окислителя. Атом с меньшей электроотрицательностью, соответственно, отдает электронную плотность и является восстановителем.
Например, в реакции водорода и фтора: $H_2 + F_2 \rightarrow 2HF$. Электроотрицательность фтора (≈3,98) значительно выше, чем у водорода (≈2,20). Поэтому фтор принимает электроны, его степень окисления меняется с $0$ до $-1$, и он является окислителем. Водород отдает электроны, его степень окисления меняется с $0$ до $+1$, и он является восстановителем.
Ответ: суждение А верно.

Б. Восстановительные свойства углерода и водорода используют в металлургии.
Данное утверждение также является верным. Металлургия занимается извлечением металлов из их природных соединений (руд), которые часто представляют собой оксиды. Чтобы получить чистый металл из оксида, необходимо восстановить ионы металла, то есть передать им электроны. Для этого используют вещества-восстановители.
Углерод (в виде кокса) и водород — одни из наиболее важных промышленных восстановителей.

• Карботермия — восстановление металлов с помощью углерода (кокса) при высоких температурах. Этот метод является основным в производстве чугуна из железной руды: $Fe_2O_3 + 3C \xrightarrow{t} 2Fe + 3CO$.
• Водородотермия — восстановление металлов водородом. Этот метод применяют для получения некоторых чистых и тугоплавких металлов, например, вольфрама: $WO_3 + 3H_2 \xrightarrow{t} W + 3H_2O$.

Поскольку оба суждения, А и Б, верны, правильным является вариант ответа, утверждающий, что верны оба суждения.
Ответ: 3

9. Азот проявляет свойства восстановителя при взаимодействии

1) с кислородом

2) с водородом

3) с магнием

4) с литием

Решение

Восстановитель в химической реакции — это вещество, которое отдает электроны, при этом его степень окисления повышается. Азот в виде простого вещества ($N_2$) имеет степень окисления 0.

Чтобы азот проявил свойства восстановителя, он должен взаимодействовать с элементом, обладающим большей электроотрицательностью. В этом случае азот будет отдавать электроны, и его степень окисления станет положительной.

Рассмотрим предложенные варианты:

1) с кислородом

Электроотрицательность кислорода (3,44 по Полингу) выше, чем у азота (3,04). Поэтому в реакции с кислородом азот будет восстановителем.

Уравнение реакции (протекает при высокой температуре, например, в электрической дуге):

$N_2^0 + O_2^0 \rightarrow 2N^{+2}O^{-2}$

Степень окисления азота изменяется с 0 до +2, то есть повышается. Азот является восстановителем.

2) с водородом

Электроотрицательность азота (3,04) выше, чем у водорода (2,20). Поэтому в реакции с водородом азот будет окислителем.

Уравнение реакции (процесс Габера-Боша):

$N_2^0 + 3H_2^0 \rightleftharpoons 2N^{-3}H_3^{+1}$

Степень окисления азота изменяется с 0 до -3, то есть понижается. Азот является окислителем.

3) с магнием

Электроотрицательность азота (3,04) значительно выше, чем у магния (1,31). Поэтому в реакции с металлами азот всегда выступает в роли окислителя.

Уравнение реакции:

$3Mg^0 + N_2^0 \rightarrow Mg_3^{+2}N_2^{-3}$

Степень окисления азота изменяется с 0 до -3, то есть понижается. Азот является окислителем.

4) с литием

Электроотрицательность азота (3,04) значительно выше, чем у лития (0,98). Поэтому в реакции с литием азот также является окислителем.

Уравнение реакции:

$6Li^0 + N_2^0 \rightarrow 2Li_3^{+1}N^{-3}$

Степень окисления азота изменяется с 0 до -3, то есть понижается. Азот является окислителем.

Таким образом, азот проявляет свойства восстановителя только при взаимодействии с более электроотрицательным элементом — кислородом.

Ответ: 1) с кислородом.

10. Свойства окислителя сера проявляет в реакции, схема которой

1) $S + Cl_2 \rightarrow SCl_2$

2) $S + F_2 \rightarrow SF_6$

3) $O_2 + S \rightarrow SO_2$

4) $S + H_2 \rightarrow H_2S$

Решение

Окислитель в окислительно-восстановительной реакции — это вещество (атом, ион или молекула), которое принимает электроны, при этом его степень окисления понижается. Восстановитель, наоборот, отдает электроны, и его степень окисления повышается.

Чтобы определить, в какой из реакций сера является окислителем, необходимо проанализировать изменение её степени окисления. В исходном состоянии сера (S) — простое вещество, её степень окисления равна 0 ($S^0$). Сера будет окислителем, если в результате реакции её степень окисления понизится (станет отрицательной).

1) S + Cl₂ → SCl₂

В данной реакции сера взаимодействует с хлором. Хлор — более электроотрицательный элемент, чем сера, поэтому он принимает электроны. Степень окисления серы изменяется с 0 до +2, а хлора — с 0 до -1. Схема процесса для серы: $S^0 - 2e^- \rightarrow S^{+2}$. Поскольку сера отдает электроны и её степень окисления повышается, она является восстановителем.

2) S + F₂ → SF₆

Сера взаимодействует с фтором. Фтор — самый электроотрицательный элемент, он всегда принимает электроны в соединениях. Степень окисления серы изменяется с 0 до +6, а фтора — с 0 до -1. Схема процесса для серы: $S^0 - 6e^- \rightarrow S^{+6}$. Сера отдает электроны, её степень окисления повышается, следовательно, она является восстановителем.

3) O₂ + S → SO₂

Сера взаимодействует с кислородом. Кислород более электроотрицателен, чем сера. Степень окисления серы изменяется с 0 до +4, а кислорода — с 0 до -2. Схема процесса для серы: $S^0 - 4e^- \rightarrow S^{+4}$. Сера отдает электроны и повышает свою степень окисления, значит, она выполняет роль восстановителя.

4) S + H₂ → H₂S

Сера взаимодействует с водородом. Сера более электроотрицательна, чем водород, поэтому она будет принимать электроны от водорода. Степень окисления серы изменяется с 0 до -2, а водорода — с 0 до +1. Схема процесса для серы: $S^0 + 2e^- \rightarrow S^{-2}$. Поскольку сера принимает электроны и её степень окисления понижается, она является окислителем.

Ответ: 4

11. При стандартных условиях для брома не характерны

1) летучесть

2) твёрдость

3) электропроводность

4) буро-коричневый цвет

5) жидкое агрегатное состояние

Решение

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать физические свойства простого вещества брома ($Br_2$) при стандартных условиях. Под стандартными условиями в химии обычно понимают температуру 25 °C (298,15 K) и давление 100 кПа (≈ 1 атм). При этих условиях бром является жидкостью.

Рассмотрим каждое из предложенных свойств:

1) летучесть
Бром — это тяжёлая жидкость, однако она очень летуча. При комнатной температуре бром активно испаряется с образованием тяжёлых ядовитых паров буро-коричневого цвета. Следовательно, летучесть является характерным свойством брома.

2) твёрдость
Твёрдость — это свойство твёрдых тел, характеризующее их способность сопротивляться деформации или царапанию. Поскольку при стандартных условиях бром является жидкостью, он не может обладать твёрдостью. Следовательно, твёрдость не является характерным свойством брома.

3) электропроводность
Бром является неметаллом. Молекулы брома ($Br_2$) состоят из двух атомов, связанных ковалентной неполярной связью. В жидком броме отсутствуют свободные носители заряда (электроны или ионы), поэтому он является очень плохим проводником электрического тока (диэлектриком). Таким образом, электропроводность (в значении «хорошая способность проводить ток») не является характерным свойством брома.

4) буро-коричневый цвет
Жидкий бром имеет насыщенный, тёмный красно-коричневый (бурый) цвет. Это одно из самых известных его свойств. Следовательно, буро-коричневый цвет является характерным свойством брома.

5) жидкое агрегатное состояние
Бром — один из двух химических элементов (второй — ртуть), которые находятся в жидком состоянии при стандартных условиях. Его температура плавления составляет –7,2 °C, а температура кипения +58,8 °C. Таким образом, жидкое агрегатное состояние является ключевой характеристикой брома.

Анализ показывает, что два свойства из списка — твёрдость и электропроводность — не характерны для брома. В вопросах с выбором одного варианта ответа необходимо найти наиболее точный. Свойство «твёрдость» применимо исключительно к твёрдым телам. Так как бром при стандартных условиях является жидкостью, это свойство для него в принципе неприменимо. В то же время, свойство «электропроводность» присуще всем веществам (хотя у брома она ничтожно мала), а характерным является именно её низкое значение. Поэтому утверждение, что для брома не характерна твёрдость, является более фундаментальным и однозначным.

Ответ: 2

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

А) $2SO_2 + O_2 = 2SO_3$

Б) $H_2S + I_2 = S + 2HI$

В) $3S + 2Al = Al_2S_3$

1) $+4 \rightarrow +6$

2) $-2 \rightarrow 0$

3) $0 \rightarrow -2$

4) $0 \rightarrow -1$

5) $0 \rightarrow +3$

Для того чтобы установить соответствие, необходимо для каждой реакции определить, какой элемент является окислителем, и как изменяется его степень окисления. Окислитель — это атом, молекула или ион, который принимает электроны в ходе окислительно-восстановительной реакции, при этом его степень окисления понижается.

А) $2\text{SO}_2 + \text{O}_2 = 2\text{SO}_3$

Определим степени окисления всех элементов в уравнении: $2\text{S}^{+4}\text{O}_2^{-2} + \text{O}_2^{0} \rightarrow 2\text{S}^{+6}\text{O}_3^{-2}$.
- Сера ($S$) изменяет степень окисления с $+4$ на $+6$. Так как степень окисления повышается ($S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6}$), сера окисляется, а вещество $SO_2$ является восстановителем.
- Кислород ($O$) изменяет степень окисления с $0$ на $-2$. Так как степень окисления понижается ($O_2^{0} + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$), кислород восстанавливается, а вещество $O_2$ является окислителем.
Изменение степени окисления окислителя (кислорода) составляет $0 \rightarrow -2$.
Данному изменению соответствует вариант 3.

Ответ: 3

Б) $\text{H}_2\text{S} + \text{I}_2 = \text{S} + 2\text{HI}$

Определим степени окисления всех элементов в уравнении: $\text{H}_2^{+1}\text{S}^{-2} + \text{I}_2^{0} \rightarrow \text{S}^{0} + 2\text{H}^{+1}\text{I}^{-1}$.
- Сера ($S$) изменяет степень окисления с $-2$ на $0$. Степень окисления повышается ($S^{-2} - 2e^- \rightarrow S^{0}$), следовательно, $H_2S$ — восстановитель.
- Йод ($I$) изменяет степень окисления с $0$ на $-1$. Степень окисления понижается ($I_2^{0} + 2e^- \rightarrow 2I^{-1}$), следовательно, $I_2$ — окислитель.
Изменение степени окисления окислителя (йода) составляет $0 \rightarrow -1$.
Данному изменению соответствует вариант 4.

Ответ: 4

В) $3\text{S} + 2\text{Al} = \text{Al}_2\text{S}_3$

Определим степени окисления всех элементов в уравнении: $3\text{S}^{0} + 2\text{Al}^{0} \rightarrow \text{Al}_2^{+3}\text{S}_3^{-2}$.
- Алюминий ($Al$) изменяет степень окисления с $0$ на $+3$. Степень окисления повышается ($Al^{0} - 3e^- \rightarrow Al^{+3}$), следовательно, $Al$ — восстановитель.
- Сера ($S$) изменяет степень окисления с $0$ на $-2$. Степень окисления понижается ($S^{0} + 2e^- \rightarrow S^{-2}$), следовательно, $S$ — окислитель.
Изменение степени окисления окислителя (серы) составляет $0 \rightarrow -2$.
Данному изменению соответствует вариант 3.

Ответ: 3