Страница 68 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

8. Верны ли следующие суждения о химических свойствах неметаллов?

А. Неметаллы всегда являются окислителями в реакциях с металлами.

Б. Неметаллы проявляют исключительно восстановительные свойства в реакциях со сложными веществами.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

Решение

Рассмотрим оба суждения по отдельности.

А. Неметаллы всегда являются окислителями в реакциях с металлами.

Данное суждение верно. Металлы — это элементы, которые склонны отдавать электроны, то есть окисляться. Неметаллы (за исключением инертных газов) обладают более высокой электроотрицательностью по сравнению с металлами, поэтому они склонны принимать электроны, то есть восстанавливаться. В любой реакции между металлом и неметаллом атом неметалла будет притягивать электроны от атома металла. Вещество, которое принимает электроны и понижает свою степень окисления, является окислителем.
Например, в реакции железа с серой:
$2Fe^0 + 3S^0 \rightarrow Fe_2^{+3}S_3^{-2}$
Железо (металл) отдает электроны (окисляется), являясь восстановителем. Сера (неметалл) принимает электроны (восстанавливается), являясь окислителем. Это правило справедливо для всех реакций металлов с неметаллами.

Б. Неметаллы проявляют исключительно восстановительные свойства в реакциях со сложными веществами.

Данное суждение неверно. Слово "исключительно" означает, что неметаллы могут быть только восстановителями (то есть только отдавать электроны и повышать свою степень окисления) в таких реакциях. Однако это не так. Неметаллы могут выступать и в роли окислителей, и в роли восстановителей, а также участвовать в реакциях диспропорционирования.
Пример, где неметалл — окислитель:
Реакция вытеснения менее активного галогена более активным из раствора его соли. Хлор (неметалл) реагирует с бромидом калия (сложное вещество):
$Cl_2^0 + 2KBr \rightarrow 2KCl^{-1} + Br_2^0$
Здесь хлор принимает электроны, понижая свою степень окисления с 0 до -1, то есть является окислителем.
Пример, где неметалл — и окислитель, и восстановитель (диспропорционирование):
Реакция серы с раствором щелочи:
$3S^0 + 6KOH \rightarrow 2K_2S^{-2} + K_2S^{+4}O_3 + 3H_2O$
Здесь сера одновременно и понижает, и повышает свою степень окисления, то есть является и окислителем, и восстановителем.
Следовательно, утверждение Б неверно.

Таким образом, верным является только суждение А.

Ответ: 1

9. Свойства окислителя водород проявляет в реакции, схема которой

1) $S + H_2 \rightarrow H_2S$

2) $O_2 + H_2 \rightarrow H_2O$

3) $CuO + H_2 \rightarrow Cu + H_2O$

4) $Ca + H_2 \rightarrow CaH_2$

Решение

Окислитель в химической реакции — это атом, ион или молекула, которые принимают электроны. В процессе реакции окислитель восстанавливается, а его степень окисления понижается.

В виде простого вещества молекулярный водород ($H_2$) имеет степень окисления 0. Для того чтобы водород проявил свойства окислителя, его степень окисления в результате реакции должна стать ниже, то есть отрицательной. Водород проявляет отрицательную степень окисления (-1) в соединениях с менее электроотрицательными элементами, которыми являются металлы.

Рассмотрим предложенные схемы реакций:

1) S + H₂ → H₂S
В этой реакции водород взаимодействует с серой. Сера — более электроотрицательный элемент, чем водород. Поэтому водород отдает электроны, и его степень окисления повышается с 0 до +1 ($H_2^0 \rightarrow H_2^{+1}S^{-2}$). В данной реакции водород является восстановителем.

2) O₂ + H₂ → H₂O
В реакции с кислородом, который является высокоэлектроотрицательным элементом, водород также отдает электроны. Его степень окисления повышается с 0 до +1 ($H_2^0 \rightarrow H_2^{+1}O^{-2}$). Водород — восстановитель.

3) CuO + H₂ → Cu + H₂O
В этой реакции водород восстанавливает медь из оксида, образуя воду. Как и в предыдущем случае, степень окисления водорода повышается с 0 до +1 ($H_2^0 \rightarrow H_2^{+1}O^{-2}$). Водород выступает в роли восстановителя.

4) Ca + H₂ → CaH₂
В этой реакции водород взаимодействует с активным щелочноземельным металлом — кальцием. Кальций менее электроотрицателен, чем водород, поэтому он отдает электроны, а водород их принимает. Степень окисления водорода понижается с 0 до -1 ($H_2^0 \rightarrow Ca^{+2}H_2^{-1}$). Соединение $CaH_2$ — это гидрид кальция. Так как водород принимает электроны и его степень окисления понижается, он является окислителем.

Ответ: 4

10. Фосфор проявляет свойства восстановителя при взаимодействии

1) с кальцием

2) с хлором

3) с натрием

4) с калием

Решение

Восстановитель — это химическое вещество, которое в ходе окислительно-восстановительной реакции отдает электроны, при этом его степень окисления повышается. Фосфор ($P$) как простое вещество имеет степень окисления 0. Для того чтобы фосфор проявил свойства восстановителя, его степень окисления в продукте реакции должна стать положительной. Это возможно только в том случае, если он вступает в реакцию с элементом, обладающим большей электроотрицательностью.

Сравним электроотрицательность фосфора (по Полингу ≈ 2,19) с электроотрицательностью предложенных элементов:

1) с кальцием

Электроотрицательность кальция ($Ca$) составляет ≈ 1,00. Так как электроотрицательность фосфора выше, фосфор будет выступать в роли окислителя, принимая электроны и понижая свою степень окисления с 0 до -3.

Уравнение реакции: $2\stackrel{0}{P} + 3\stackrel{0}{Ca} \rightarrow \stackrel{+2}{Ca}_3\stackrel{-3}{P}_2$

В данной реакции фосфор является окислителем.

2) с хлором

Электроотрицательность хлора ($Cl$) составляет ≈ 3,16. Так как электроотрицательность хлора выше, чем у фосфора, фосфор будет выступать в роли восстановителя, отдавая электроны и повышая свою степень окисления с 0 до +3 или +5.

Уравнение реакции (пример): $2\stackrel{0}{P} + 3\stackrel{0}{Cl}_2 \rightarrow 2\stackrel{+3}{P}\stackrel{-1}{Cl}_3$

В данной реакции фосфор является восстановителем.

3) с натрием

Электроотрицательность натрия ($Na$) составляет ≈ 0,93. Электроотрицательность фосфора выше, поэтому он будет окислителем, понижая свою степень окисления с 0 до -3.

Уравнение реакции: $\stackrel{0}{P} + 3\stackrel{0}{Na} \rightarrow \stackrel{+1}{Na}_3\stackrel{-3}{P}$

В данной реакции фосфор является окислителем.

4) с калием

Электроотрицательность калия ($K$) составляет ≈ 0,82. Электроотрицательность фосфора выше, поэтому он будет окислителем, понижая свою степень окисления с 0 до -3.

Уравнение реакции: $\stackrel{0}{P} + 3\stackrel{0}{K} \rightarrow \stackrel{+1}{K}_3\stackrel{-3}{P}$

В данной реакции фосфор является окислителем.

Таким образом, фосфор проявляет свойства восстановителя только при взаимодействии с хлором, так как хлор является более электроотрицательным элементом.

Ответ: 2.

11. Укажите свойства, характерные для кремния при стандартных условиях.

1) полупроводник

2) легкоплавкий

3) жидкость

4) твёрдое вещество

5) летучий

Проанализируем каждое свойство, предложенное в вариантах ответа, применительно к кремнию ($Si$) при стандартных условиях (температура 25 °C или 298 К, давление 1 атм).

1) полупроводник

Кремний является одним из самых известных и широко используемых полупроводников. Его удельное электрическое сопротивление при комнатной температуре составляет около $2.3 \times 10^3 \text{ Ом} \cdot \text{м}$, что является промежуточным значением между проводниками (например, у меди $1.68 \times 10^{-8} \text{ Ом} \cdot \text{м}$) и диэлектриками (например, у кварцевого стекла ~$10^{16} \text{ Ом} \cdot \text{м}$). Это свойство лежит в основе современной микроэлектроники. Таким образом, это свойство характерно для кремния.
Ответ: Верно.

2) легкоплавкий

Легкоплавкими называют вещества с относительно низкой температурой плавления. Температура плавления кремния составляет 1414 °C. Это очень высокая температура, поэтому кремний, наоборот, является тугоплавким веществом.
Ответ: Неверно.

3) жидкость

При стандартных условиях (температура 25 °C) кремний находится в твёрдом агрегатном состоянии, так как его температура плавления (1414 °C) значительно выше стандартной температуры.
Ответ: Неверно.

4) твёрдое вещество

Поскольку температура плавления кремния (1414 °C) намного выше стандартной температуры (25 °C), при стандартных условиях кремний является твёрдым кристаллическим веществом. Он имеет кристаллическую решётку типа алмаза.
Ответ: Верно.

5) летучий

Летучими называют вещества, которые легко испаряются при комнатной температуре. Кремний имеет очень высокую температуру кипения (около 3265 °C) и, следовательно, очень низкое давление насыщенного пара при стандартных условиях, что делает его абсолютно нелетучим веществом.
Ответ: Неверно.

Таким образом, для кремния при стандартных условиях характерны свойства: полупроводник и твёрдое вещество.

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

УРАВНЕНИЕ РЕАКЦИИ

ИЗМЕНЕНИЕ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ ВОССТАНОВИТЕЛЯ

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

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

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

1) $0 \rightarrow +1$

2) $+2 \rightarrow 0$

3) $0 \rightarrow -2$

4) $0 \rightarrow -1$

5) $0 \rightarrow +2$

Решение

Для того чтобы установить соответствие, необходимо в каждом уравнении реакции определить степени окисления элементов до и после реакции. Восстановителем является вещество (атом, ион или молекула), которое в ходе реакции отдает электроны, при этом его степень окисления повышается. Наша задача — найти восстановитель в каждой реакции и проследить за изменением его степени окисления.

А) $2\overset{0}{Ca} + \overset{0}{O_2} = 2\overset{+2}{Ca}\overset{-2}{O}$

В левой части уравнения кальций ($Ca$) и кислород ($O_2$) — простые вещества, их степени окисления равны $0$. В правой части, в оксиде кальция ($CaO$), кислород имеет степень окисления $-2$, а кальций — $+2$.

Степень окисления кальция изменилась с $0$ до $+2$. Так как степень окисления повысилась, кальций является восстановителем.

Изменение степени окисления восстановителя: $Ca^0 \rightarrow Ca^{+2}$.

Это соответствует варианту ответа 5.

Ответ: 5.

Б) $\overset{0}{S} + \overset{0}{Cl_2} = \overset{+2}{S}\overset{-1}{Cl_2}$

В левой части уравнения сера ($S$) и хлор ($Cl_2$) — простые вещества, их степени окисления равны $0$. В правой части, в дихлориде серы ($SCl_2$), хлор является более электроотрицательным элементом, чем сера, поэтому его степень окисления равна $-1$. Чтобы молекула была электронейтральной, степень окисления серы должна быть $+2$.

Степень окисления серы изменилась с $0$ до $+2$. Так как степень окисления повысилась, сера является восстановителем.

Изменение степени окисления восстановителя: $S^0 \rightarrow S^{+2}$.

Это соответствует варианту ответа 5.

Ответ: 5.

В) $\overset{0}{H_2} + \overset{+2}{Cu}\overset{-2}{O} = \overset{0}{Cu} + \overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O}$

В левой части уравнения водород ($H_2$) — простое вещество со степенью окисления $0$. В оксиде меди(II) ($CuO$) медь имеет степень окисления $+2$, а кислород $-2$. В правой части медь ($Cu$) — простое вещество со степенью окисления $0$. В воде ($H_2O$) водород имеет степень окисления $+1$, а кислород $-2$.

Степень окисления водорода изменилась с $0$ до $+1$. Так как степень окисления повысилась, водород является восстановителем.

Изменение степени окисления восстановителя: $H^0 \rightarrow H^{+1}$.

Это соответствует варианту ответа 1.

Ответ: 1.