Страница 72 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

6. Наибольшей будет скорость реакции

1) $Cl_2 + Mg \rightarrow$

2) $F_2 + Mg \rightarrow$

3) $I_2 + Mg \rightarrow$

4) $Br_2 + Mg \rightarrow$

Скорость химической реакции зависит от множества факторов, одним из которых является природа реагирующих веществ. В данном задании сравниваются скорости реакций одного и того же металла — магния ($Mg$) — с разными галогенами.

Галогены — это элементы 17-й (VIIA) группы Периодической системы химических элементов. Их химическая активность, в частности их окислительная способность, закономерно уменьшается при движении по группе сверху вниз: от фтора к йоду. Это связано с увеличением радиуса атома и уменьшением электроотрицательности.

Таким образом, ряд активности галогенов можно представить следующим образом: $F_2$ (фтор) > $Cl_2$ (хлор) > $Br_2$ (бром) > $I_2$ (йод).

Фтор ($F_2$) является самым активным галогеном и сильнейшим окислителем. Следовательно, его реакция с магнием будет протекать наиболее энергично и с самой высокой скоростью по сравнению с другими галогенами. Реакция магния с фтором ($Mg + F_2 \rightarrow MgF_2$) протекает очень бурно, часто со взрывом, даже при комнатной температуре. Реакции с хлором, бромом и йодом требуют более высоких температур для начала и протекают значительно медленнее.

Исходя из этого, наибольшей скоростью будет обладать реакция под номером 2.

Ответ: 2

7. Укажите признак протекания реакции между хлором и раствором бромида калия.

1) выделение газа

2) выпадение осадка

3) появление бурой окраски

4) растворение осадка

Решение

Чтобы определить признак реакции между хлором и раствором бромида калия, необходимо написать уравнение этой реакции и проанализировать свойства продуктов. Хлор ($Cl_2$) является более активным галогеном по сравнению с бромом ($Br_2$), так как он расположен выше в VIIА группе периодической системы химических элементов. Поэтому хлор способен вытеснять бром из его солей, в данном случае из бромида калия ($KBr$).

Реакция замещения протекает по следующей схеме:

$Cl_2 + 2KBr \rightarrow 2KCl + Br_2$

Проанализируем вещества, участвующие в реакции, и ее продукты:

• $Cl_2$ (хлор) – газ желто-зеленого цвета (реагент).
• $KBr$ (бромид калия) – белое кристаллическое вещество, его водный раствор бесцветен (реагент).
• $KCl$ (хлорид калия) – белое кристаллическое вещество, его водный раствор также бесцветен (продукт).
• $Br_2$ (бром) – тяжелая жидкость красно-бурого цвета. Водный раствор брома (бромная вода) имеет окраску от желтой до бурой в зависимости от концентрации (продукт).

Таким образом, при пропускании хлора через бесцветный раствор бромида калия образуется молекулярный бром, который окрашивает раствор в бурый цвет. Это и является видимым признаком протекания реакции.

Рассмотрим предложенные варианты:

1) выделение газа
Неверно. В ходе реакции не образуются газообразные продукты. Газ (хлор) является исходным веществом.

2) выпадение осадка
Неверно. Продукты реакции — хлорид калия и бром — хорошо растворимы в воде при условиях проведения реакции.

3) появление бурой окраски
Верно. Образование молекулярного брома ($Br_2$) придает раствору характерную бурую окраску.

4) растворение осадка
Неверно. В исходной системе отсутствуют нерастворимые вещества (осадки).

Ответ: 3

8. Наиболее сильные кислотные свойства проявляет

1) плавиковая кислота

2) соляная кислота

3) бромоводородная кислота

4) иодоводородная кислота

Решение

В данном вопросе необходимо сравнить силу кислотных свойств галогеноводородных кислот: плавиковой ($HF$), соляной ($HCl$), бромоводородной ($HBr$) и иодоводородной ($HI$). Все эти кислоты образованы элементами одной группы периодической системы — галогенами.

Сила бескислородных кислот, образованных элементами одной главной подгруппы, возрастает при движении сверху вниз по группе. Это явление связано с изменением прочности химической связи между атомом водорода и атомом галогена ($H-X$).

Сила кислоты определяется её способностью к диссоциации в водном растворе, то есть к отщеплению протона ($H^+$). Процесс диссоциации можно описать уравнением:

$HX \rightleftharpoons H^+ + X^-$

При переходе от фтора к иоду ($F \rightarrow Cl \rightarrow Br \rightarrow I$) увеличивается радиус атома галогена. Вследствие этого увеличивается длина связи $H-X$, а её энергия (прочность) уменьшается. Чем слабее связь, тем легче она разрывается, и тем полнее протекает диссоциация кислоты. Следовательно, кислотные свойства усиливаются.

Энергия связи уменьшается в ряду $H–F > H–Cl > H–Br > H–I$. Самая слабая связь наблюдается в молекуле иодоводорода ($HI$), поэтому эта кислота является самой сильной из представленных.

Таким образом, ряд усиления кислотных свойств выглядит так:

$HF < HCl < HBr < HI$

Из этого следует, что наиболее сильные кислотные свойства проявляет иодоводородная кислота.

Ответ: 4) иодоводородная кислота.

9. Соляная кислота не взаимодействует ни с одним из двух ве-

ществ:

1) цинк и гидроксид натрия

2) нитрат серебра и магний

3) медь и оксид углерода(IV)

4) оксид меди(II) и ртуть

Решение

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать взаимодействие каждого вещества из предложенных пар с соляной кислотой ($HCl$). Соляная кислота — это сильная кислота, которая не проявляет сильных окислительных свойств (окислителем выступает катион водорода $H^+$). Она взаимодействует с:

• металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений до водорода;
• основными и амфотерными оксидами;
• основаниями и амфотерными гидроксидами;
• солями, если в результате реакции образуется осадок, газ или слабый электролит (например, вода).

Рассмотрим каждую пару веществ:

1) цинк и гидроксид натрия
Цинк ($Zn$) — металл, стоящий в ряду активности до водорода, поэтому он вытесняет водород из соляной кислоты:
$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$
Гидроксид натрия ($NaOH$) — сильное основание (щёлочь), которое вступает с соляной кислотой в реакцию нейтрализации:
$NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$
Оба вещества реагируют с соляной кислотой.

2) нитрат серебра и магний
Нитрат серебра ($AgNO_3$) — растворимая соль, которая вступает в обменную реакцию с соляной кислотой, образуя белый творожистый осадок хлорида серебра($AgCl$):
$AgNO_3 + HCl \rightarrow AgCl \downarrow + HNO_3$
Магний ($Mg$) — активный металл, стоящий в ряду активности до водорода. Он бурно реагирует с соляной кислотой:
$Mg + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2 \uparrow$
Оба вещества реагируют с соляной кислотой.

3) медь и оксид углерода(IV)
Медь ($Cu$) — металл, стоящий в ряду активности после водорода. Она не способна вытеснять водород из кислот-неокислителей, к которым относится соляная кислота.
$Cu + HCl \rightarrow реакция \ не \ идет$
Оксид углерода(IV) ($CO_2$), или углекислый газ, является кислотным оксидом. Кислотные оксиды не реагируют с кислотами.
$CO_2 + HCl \rightarrow реакция \ не \ идет$
Ни одно из веществ в этой паре не взаимодействует с соляной кислотой.

4) оксид меди(II) и ртуть
Оксид меди(II) ($CuO$) — основный оксид, который реагирует с соляной кислотой с образованием соли и воды:
$CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O$
Ртуть ($Hg$) — металл, стоящий в ряду активности после водорода, поэтому она не реагирует с соляной кислотой.
$Hg + HCl \rightarrow реакция \ не \ идет$
В данной паре одно вещество реагирует с кислотой, а другое нет, поэтому условие вопроса не выполняется.

Таким образом, единственная пара, в которой ни одно из веществ не взаимодействует с соляной кислотой, — это медь и оксид углерода(IV).

Ответ: 3) медь и оксид углерода(IV).

10. Сокращённое ионное уравнение $Ag^+ + Cl^- = AgCl\downarrow$ соответствует взаимодействию

1) оксида серебра и соляной кислоты

2) нитрата серебра и хлорида кальция

3) серебра и хлорида ртути(II)

4) карбоната серебра и соляной кислоты

Решение

Заданное сокращённое ионное уравнение $Ag^+ + Cl^- = AgCl\downarrow$ описывает реакцию ионного обмена, в результате которой из двух растворимых веществ, содержащих ионы серебра $Ag^+$ и хлорид-ионы $Cl^-$, образуется нерастворимый осадок хлорида серебра $AgCl$. Чтобы определить, какая из предложенных пар реагентов соответствует этому уравнению, необходимо проанализировать каждую реакцию.

1) оксида серебра и соляной кислоты
Оксид серебра ($Ag_2O$) является нерастворимым в воде твёрдым веществом. Соляная кислота ($HCl$) — сильная, полностью диссоциирует в водном растворе на ионы $H^+$ и $Cl^-$.
Молекулярное уравнение реакции:
$Ag_2O(тв) + 2HCl(aq) \rightarrow 2AgCl\downarrow + H_2O(ж)$
Поскольку $Ag_2O$ и $AgCl$ — твёрдые вещества, они не записываются в виде ионов. Полное ионное уравнение выглядит так:
$Ag_2O(тв) + 2H^+(aq) + 2Cl^-(aq) \rightarrow 2AgCl\downarrow + H_2O(ж)$
Это уравнение не содержит ионов-наблюдателей, которые можно было бы сократить, и оно не совпадает с заданным.
Ответ: неверно.

2) нитрата серебра и хлорида кальция
Нитрат серебра ($AgNO_3$) и хлорид кальция ($CaCl_2$) являются хорошо растворимыми в воде солями. При растворении они диссоциируют на ионы: $AgNO_3 \rightarrow Ag^+ + NO_3^-$ и $CaCl_2 \rightarrow Ca^{2+} + 2Cl^-$.
Молекулярное уравнение реакции обмена:
$2AgNO_3(aq) + CaCl_2(aq) \rightarrow 2AgCl\downarrow + Ca(NO_3)_2(aq)$
Запишем полное ионное уравнение:
$2Ag^+(aq) + 2NO_3^-(aq) + Ca^{2+}(aq) + 2Cl^-(aq) \rightarrow 2AgCl\downarrow + Ca^{2+}(aq) + 2NO_3^-(aq)$
Ионы $Ca^{2+}$ и $NO_3^-$ являются ионами-наблюдателями (присутствуют в обеих частях уравнения), поэтому их можно сократить.
Получаем сокращённое ионное уравнение:
$2Ag^+(aq) + 2Cl^-(aq) \rightarrow 2AgCl\downarrow$
После деления всех коэффициентов на 2, уравнение принимает вид:
$Ag^+(aq) + Cl^-(aq) \rightarrow AgCl\downarrow$
Это уравнение полностью совпадает с заданным в условии.
Ответ: верно.

3) серебра и хлорида ртути(II)
Серебро ($Ag$) — это металл. Чтобы оно вытеснило другой металл из раствора его соли, оно должно быть более активным. Согласно электрохимическому ряду напряжений металлов, серебро ($Ag$) менее активно, чем ртуть ($Hg$), и стоит в ряду правее.
... $Hg, Ag, Pt, Au$ ...
Следовательно, реакция замещения не протекает.
$Ag(тв) + HgCl_2(aq) \rightarrow \text{реакция не идет}$
Ответ: неверно.

4) карбоната серебра и соляной кислоты
Карбонат серебра ($Ag_2CO_3$) — нерастворимая в воде соль. Соляная кислота ($HCl$) — сильная кислота.
Молекулярное уравнение реакции:
$Ag_2CO_3(тв) + 2HCl(aq) \rightarrow 2AgCl\downarrow + H_2O(ж) + CO_2\uparrow$
Полное ионное уравнение:
$Ag_2CO_3(тв) + 2H^+(aq) + 2Cl^-(aq) \rightarrow 2AgCl\downarrow + H_2O(ж) + CO_2\uparrow$
В этом уравнении нет одинаковых ионов в левой и правой частях, которые можно было бы сократить. Оно не соответствует заданному.
Ответ: неверно.

Таким образом, заданному сокращённому ионному уравнению соответствует взаимодействие нитрата серебра и хлорида кальция.

Ответ: 2

11. Бром реагирует с веществами, формулы которых

1) $NaCl$

2) $Ca$

3) $NaI$

4) $ZnF_2$

5) $HCl$

Для определения, с какими из предложенных веществ будет реагировать бром ($Br_2$), необходимо проанализировать химические свойства брома. Бром — это галоген, сильный окислитель. Активность галогенов как окислителей уменьшается сверху вниз по группе: $F_2 > Cl_2 > Br_2 > I_2$. Это означает, что каждый вышестоящий галоген может вытеснять нижестоящий из его солей (галогенидов). Также бром, как активный неметалл, реагирует с большинством металлов.

Рассмотрим каждый вариант:

1) NaCl

В данном случае бром должен вытеснить хлор из его соли, хлорида натрия. Однако хлор ($Cl_2$) является более активным галогеном, чем бром ($Br_2$). Следовательно, бром не может вытеснить хлор из его соединения. Реакция не протекает.

$Br_2 + NaCl \nrightarrow$

Ответ: реакция не идет.

2) Ca

Кальций — активный щелочноземельный металл. Бром реагирует с металлами, образуя соли — бромиды. При взаимодействии брома с кальцием образуется бромид кальция. Эта реакция протекает достаточно активно, особенно при нагревании.

Уравнение реакции:

$Ca + Br_2 \rightarrow CaBr_2$

Ответ: реакция идет.

3) NaI

В этом случае бром взаимодействует с йодидом натрия. Бром ($Br_2$) является более активным галогеном, чем йод ($I_2$), поэтому он вытесняет йод из его соли. В результате реакции образуется бромид натрия и свободный йод, что можно наблюдать по изменению цвета раствора.

Уравнение реакции:

$Br_2 + 2NaI \rightarrow 2NaBr + I_2$

Ответ: реакция идет.

4) ZnF₂

Фтор ($F_2$) — самый активный галоген. Бром значительно уступает ему по активности и не способен вытеснить фтор из фторида цинка. Реакция замещения невозможна.

$Br_2 + ZnF_2 \nrightarrow$

Ответ: реакция не идет.

5) HCl

Хлороводородная (соляная) кислота содержит хлор. Аналогично случаю с $NaCl$, бром не может вытеснить более активный хлор из его соединения с водородом. Реакция не протекает.

$Br_2 + 2HCl \nrightarrow$

Ответ: реакция не идет.

Таким образом, из предложенного перечня веществ бром реагирует с кальцием ($Ca$) и йодидом натрия ($NaI$).

Ответ: 2, 3.

12. Установите соответствие между галогеном и его физиологической ролью.

ГАЛОГЕН

ФИЗИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ

А) фтор

Б) хлор

В) иод

1) входит в состав желудочного сока

2) участвует в формировании зубной эмали

3) входит в состав гормонов щитовидной железы

Для установления соответствия необходимо проанализировать физиологическую роль каждого из представленных галогенов в организме человека.

А) фтор – это микроэлемент, который играет ключевую роль в здоровье костной ткани и зубов. Фторид-ионы ($F^-$) встраиваются в кристаллическую структуру гидроксиапатита – основного минерального компонента зубной эмали и костей, образуя фторапатит. Фторапатит более устойчив к воздействию кислот, которые вызывают деминерализацию эмали и приводят к развитию кариеса. Таким образом, фтор непосредственно участвует в формировании и укреплении зубной эмали.
Ответ: 2

Б) хлор – в организме присутствует в основном в виде хлорид-иона ($Cl^-$). Он является важнейшим компонентом желудочного сока, так как входит в состав соляной кислоты ($HCl$). Соляная кислота, вырабатываемая париетальными клетками желудка, создает сильнокислую среду, необходимую для активации пищеварительного фермента пепсина, а также для уничтожения патогенных микроорганизмов, попадающих в организм с пищей.
Ответ: 1

В) иод – незаменимый микроэлемент для нормального функционирования щитовидной железы. Атомы иода входят в состав её гормонов – тироксина (Т4) и трийодтиронина (Т3). Эти гормоны регулируют скорость обмена веществ, рост и развитие всех тканей и органов, включая центральную нервную систему. Дефицит иода в организме приводит к нарушению синтеза этих гормонов и развитию таких заболеваний, как эндемический зоб и гипотиреоз.
Ответ: 3