Страница 70 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

7. Даны вещества: кислород, графит, алмаз, озон. Число химических элементов, образующих эти вещества, равно

1) 1

2) 2

3) 3

4) 4

Решение

Чтобы определить число химических элементов, образующих данные вещества, необходимо проанализировать состав каждого из них. Химический элемент — это совокупность атомов с одинаковым зарядом ядра. Вещества, состоящие из атомов одного химического элемента, называются простыми.

Рассмотрим перечисленные вещества:

Кислород — это простое вещество, его химическая формула $O_2$. Он образован химическим элементом кислородом (O).

Графит — это простое вещество, одна из аллотропных модификаций углерода. Он образован химическим элементом углеродом (C).

Алмаз — это также простое вещество, являющееся аллотропной модификацией углерода. Он, как и графит, образован химическим элементом углеродом (C).

Озон — это простое вещество, аллотропная модификация кислорода. Его химическая формула $O_3$. Он образован химическим элементом кислородом (O).

Таким образом, в списке представлены вещества, образованные всего двумя различными химическими элементами: углеродом (C) и кислородом (O).

Следовательно, число химических элементов, образующих эти вещества, равно 2.

Ответ: 2

8. Верны ли следующие суждения о химических свойствах неметаллов?

А. Неметаллы могут проявлять свойства окислителей или восстановителей в зависимости от природы реагирующих с ними веществ.

Б. При взаимодействии неметаллов друг с другом в роли восстановителя выступает неметалл с меньшей электроотрицательностью.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

Решение

Для ответа на вопрос необходимо последовательно проанализировать оба суждения.

А. Неметаллы могут проявлять свойства окислителей или восстановителей в зависимости от природы реагирующих с ними веществ.

Данное утверждение является верным. Окислительно-восстановительная двойственность — характерное свойство для большинства неметаллов (кроме фтора, который является только окислителем). Роль неметалла в реакции определяется электроотрицательностью второго реагента.

• В реакциях с металлами или менее электроотрицательными неметаллами (например, водородом, кремнием), неметалл проявляет свойства окислителя, принимая электроны.
  Пример: $S + H_2 \rightarrow H_2S$.
  Здесь сера ($\stackrel{0}{S}$) принимает электроны от водорода, её степень окисления понижается до -2 ($\stackrel{-2}{S}$), следовательно, она является окислителем.

• В реакциях с более электроотрицательными неметаллами (например, кислородом, фтором, хлором), неметалл проявляет свойства восстановителя, отдавая электроны.
  Пример: $S + O_2 \rightarrow SO_2$.
  Здесь сера ($\stackrel{0}{S}$) отдает электроны более электроотрицательному кислороду, её степень окисления повышается до +4 ($\stackrel{+4}{S}$), следовательно, она является восстановителем.

Таким образом, суждение А верно.

Б. При взаимодействии неметаллов друг с другом в роли восстановителя выступает неметалл с меньшей электроотрицательностью.

Данное утверждение также является верным. Электроотрицательность определяет способность атома оттягивать на себя электроны.

• Неметалл с более высокой электроотрицательностью будет притягивать электроны, понижая свою степень окисления, и, следовательно, будет выступать в роли окислителя.

• Неметалл с более низкой электроотрицательностью будет отдавать свои электроны, повышая свою степень окисления, и, следовательно, будет выступать в роли восстановителя.

Пример: $PCl_5$. Электроотрицательность хлора (~3.16) выше, чем у фосфора (~2.19). Поэтому в соединении фосфор отдает электроны (степень окисления +5) и является восстановителем, а хлор принимает электроны (степень окисления -1) и является окислителем.

Таким образом, суждение Б верно.

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

Ответ: 3

9. Сера проявляет свойства окислителя при взаимодействии

1) с кислородом

2) с железом

3) с хлором

4) с азотной кислотой

Сера ($S$) в виде простого вещества имеет степень окисления 0. В химических реакциях она может выступать как в роли окислителя, так и в роли восстановителя.

Сера проявляет окислительные свойства, когда она принимает электроны, и её степень окисления понижается (чаще всего до -2). Это происходит в реакциях с веществами, имеющими меньшую электроотрицательность, например, с металлами или водородом.

Сера проявляет восстановительные свойства, когда она отдает электроны, и её степень окисления повышается (до +2, +4, +6). Это происходит в реакциях с более электроотрицательными элементами (например, кислородом, галогенами) или сильными кислотами-окислителями.

Проанализируем каждый из предложенных вариантов взаимодействия.

1) с кислородом

Кислород является более электроотрицательным элементом, чем сера. Поэтому в реакции с кислородом сера будет отдавать электроны, то есть окисляться.
Уравнение реакции: $S + O_2 \rightarrow SO_2$.
Степени окисления элементов: $S^0 + O_2^0 \rightarrow S^{+4}O_2^{-2}$.
Степень окисления серы повысилась с 0 до +4, следовательно, сера является восстановителем.

2) с железом

Железо — это металл, его электроотрицательность ниже, чем у серы. В реакции с железом сера будет принимать электроны, то есть восстанавливаться.
Уравнение реакции: $Fe + S \rightarrow FeS$.
Степени окисления элементов: $Fe^0 + S^0 \rightarrow Fe^{+2}S^{-2}$.
Степень окисления серы понизилась с 0 до -2, следовательно, сера является окислителем.

3) с хлором

Хлор — галоген, его электроотрицательность выше, чем у серы. Поэтому сера будет отдавать электроны хлору, выступая в роли восстановителя.
Пример реакции: $S + Cl_2 \rightarrow SCl_2$.
Степени окисления элементов: $S^0 + Cl_2^0 \rightarrow S^{+2}Cl_2^{-1}$.
Степень окисления серы повысилась с 0 до +2, следовательно, сера является восстановителем.

4) с азотной кислотой

Азотная кислота ($HNO_3$) является сильной кислотой-окислителем. В реакции с ней сера окисляется, повышая свою степень окисления до максимальной.
Уравнение реакции (с концентрированной кислотой): $S + 6HNO_3 \rightarrow H_2SO_4 + 6NO_2 + 2H_2O$.
Степени окисления: $S^0 \rightarrow H_2S^{+6}O_4$.
Степень окисления серы повысилась с 0 до +6, следовательно, сера является восстановителем.

Таким образом, сера проявляет свойства окислителя при взаимодействии с железом.
Ответ: 2

10. Свойства восстановителя углерод проявляет в реакции, схема которой

1) $C + H_2 \to CH_4$

2) $Al + C \to Al_4C_3$

3) $CuO + C \to Cu + CO$

4) $Ca + C \to CaC_2$

Решение

Восстановитель в окислительно-восстановительной реакции — это вещество, которое отдает электроны, в результате чего его степень окисления повышается. Окислитель, напротив, принимает электроны, и его степень окисления понижается. Чтобы определить, в какой из реакций углерод является восстановителем, необходимо проанализировать изменение степеней окисления атомов углерода в каждой из предложенных схем.

1) C + H₂ → CH₄

Определим степени окисления элементов. В левой части уравнения углерод ($C$) и водород ($H_2$) являются простыми веществами, поэтому их степени окисления равны 0. В правой части, в молекуле метана ($CH_4$), водород, как менее электроотрицательный элемент по сравнению с углеродом, имеет степень окисления $+1$. Так как молекула электронейтральна, сумма степеней окисления всех атомов равна нулю. Степень окисления углерода (обозначим как $x$) можно найти из уравнения: $x + 4 \cdot (+1) = 0$, откуда $x = -4$.
Процесс изменения степени окисления углерода: $C^{0} \rightarrow C^{-4}$.
Степень окисления углерода понизилась, следовательно, углерод принял 4 электрона ($C^{0} + 4e^{-} \rightarrow C^{-4}$) и является окислителем.
Ответ: в данной реакции углерод является окислителем.

2) Al + C → Al₄C₃

В левой части алюминий ($Al$) и углерод ($C$) — простые вещества со степенями окисления 0. В правой части, в карбиде алюминия ($Al_4C_3$), алюминий, как металл III группы, имеет постоянную степень окисления $+3$. Степень окисления углерода ($x$) находим из условия электронейтральности молекулы: $4 \cdot (+3) + 3 \cdot x = 0$, откуда $12 + 3x = 0$, и $x = -4$.
Процесс изменения степени окисления углерода: $C^{0} \rightarrow C^{-4}$.
Степень окисления углерода понизилась, следовательно, углерод является окислителем.
Ответ: в данной реакции углерод является окислителем.

3) CuO + C → Cu + CO

В левой части, в оксиде меди(II) ($CuO$), кислород имеет степень окисления $-2$, значит, медь ($Cu$) имеет степень окисления $+2$. Углерод ($C$) — простое вещество со степенью окисления 0. В правой части медь ($Cu$) — простое вещество со степенью окисления 0. В угарном газе ($CO$) кислород имеет степень окисления $-2$, следовательно, углерод ($C$) имеет степень окисления $+2$.
Процесс изменения степени окисления углерода: $C^{0} \rightarrow C^{+2}$.
Степень окисления углерода повысилась, следовательно, углерод отдал 2 электрона ($C^{0} - 2e^{-} \rightarrow C^{+2}$) и является восстановителем.
Ответ: в данной реакции углерод является восстановителем.

4) Ca + C → CaC₂

В левой части кальций ($Ca$) и углерод ($C$) — простые вещества со степенями окисления 0. В правой части, в карбиде кальция ($CaC_2$), кальций, как щелочноземельный металл, имеет постоянную степень окисления $+2$. Степень окисления каждого атома углерода ($x$) находим из уравнения: $+2 + 2 \cdot x = 0$, откуда $2x = -2$, и $x = -1$.
Процесс изменения степени окисления углерода: $C^{0} \rightarrow C^{-1}$.
Степень окисления углерода понизилась, следовательно, углерод является окислителем.
Ответ: в данной реакции углерод является окислителем.

Таким образом, углерод проявляет свойства восстановителя только в реакции, схема которой представлена под номером 3.

Ответ: 3

11. Укажите свойства, характерные для озона при нормальных условиях.

1) наличие запаха

2) отсутствие запаха

3) твёрдость

4) жидкое агрегатное состояние

5) голубоватый цвет

1) наличие запаха

Озон ($O_3$) — это аллотропная модификация кислорода. При нормальных условиях (температура $0$ °C, давление $1$ атм) он представляет собой газ. Одной из самых известных характеристик озона является его резкий, специфический запах, напоминающий запах воздуха после грозы. Само название «озон» происходит от греческого слова ozein, что означает «пахнуть». Запах озона ощущается человеком даже при очень низких концентрациях. Следовательно, наличие запаха является характерным свойством озона.

Ответ: Верно.

2) отсутствие запаха

Данное утверждение является неверным, так как оно прямо противоречит одному из основных и легко обнаруживаемых свойств озона. Озон обладает сильным и характерным запахом.

Ответ: Неверно.

3) твёрдость

Твёрдость — это свойство, присущее веществам в твёрдом агрегатном состоянии. При нормальных условиях (температура $0$ °C) озон является газом, поскольку его температура кипения равна $-111.9$ °C, а температура плавления $-192.5$ °C. Газообразные вещества не обладают твёрдостью. В твёрдое состояние озон переходит при температуре ниже $-192.5$ °C.

Ответ: Неверно.

4) жидкое агрегатное состояние

При нормальных условиях (температура $0$ °C) озон находится в газообразном состоянии. Это связано с тем, что нормальная температура значительно выше его температуры кипения ($-111.9$ °C). Чтобы получить жидкий озон, его необходимо охладить до температуры ниже точки кипения.

Ответ: Неверно.

5) голубоватый цвет

В газообразном состоянии при нормальных условиях озон имеет бледно-голубой цвет. Этот цвет становится визуально заметным при достаточно высоких концентрациях газа. В жидком виде озон имеет тёмно-синий цвет, а в твёрдом — тёмно-фиолетовый. Таким образом, голубоватый цвет является характерным свойством для газообразного озона.

Ответ: Верно.

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

УРАВНЕНИЕ РЕАКЦИИ

А) $2SO_2 + O_2 = 2SO_3$

Б) $H_2S + I_2 = S + 2HI$

В) $3S + 2Al = Al_2S_3$

ИЗМЕНЕНИЕ СТЕПЕНИ ОКИСЛЕНИЯ ВОССТАНОВИТЕЛЯ

1) $+4 \rightarrow +6$

2) $-2 \rightarrow 0$

3) $0 \rightarrow -2$

4) $0 \rightarrow -1$

5) $0 \rightarrow +3$

Чтобы установить соответствие, необходимо для каждой реакции определить восстановитель и то, как изменилась его степень окисления. Восстановитель — это атом, молекула или ион, который в ходе окислительно-восстановительной реакции отдает электроны, повышая свою степень окисления.

А) $2\text{S}^{+4}\text{O}_2^{-2} + \text{O}_2^{0} = 2\text{S}^{+6}\text{O}_3^{-2}$

В данной реакции сера (S) повышает свою степень окисления с +4 до +6. Элемент, повышающий степень окисления, является восстановителем.
$S^{+4} - 2e^- \rightarrow S^{+6}$ (окисление, $SO_2$ — восстановитель)
$O_2^{0} + 4e^- \rightarrow 2O^{-2}$ (восстановление, $O_2$ — окислитель)
Изменение степени окисления восстановителя: $+4 \rightarrow +6$.

Ответ: 1

Б) $\text{H}_2\text{S}^{-2} + \text{I}_2^{0} = \text{S}^{0} + 2\text{H}\text{I}^{-1}$

В этой реакции сера (S) повышает свою степень окисления с -2 до 0. Следовательно, сероводород ($H_2S$) является восстановителем.
$S^{-2} - 2e^- \rightarrow S^{0}$ (окисление, $H_2S$ — восстановитель)
$I_2^{0} + 2e^- \rightarrow 2I^{-1}$ (восстановление, $I_2$ — окислитель)
Изменение степени окисления восстановителя: $-2 \rightarrow 0$.

Ответ: 2

В) $3\text{S}^{0} + 2\text{Al}^{0} = \text{Al}_2^{+3}\text{S}_3^{-2}$

В данном уравнении алюминий (Al) повышает свою степень окисления с 0 до +3. Следовательно, алюминий является восстановителем.
$Al^{0} - 3e^- \rightarrow Al^{+3}$ (окисление, Al — восстановитель)
$S^{0} + 2e^- \rightarrow S^{-2}$ (восстановление, S — окислитель)
Изменение степени окисления восстановителя: $0 \rightarrow +3$.

Ответ: 5