Страница 77 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

12. Установите соответствие между галогеном (простым веществом или элементом в составе сложного вещества) и областью его применения.

ГАЛОГЕН

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

А) бром

Б) хлор

В) иод

1) противопожарная пропитка деревянных конструкций

2) в составе гормонов регулирует работу сердца и мозга

3) отбеливание тканей и бумаги

Для установления соответствия проанализируем каждую пару "галоген – область применения".

А) бром

Соединения брома, известные как бромированные антипирены, являются высокоэффективными ингибиторами горения. Их добавляют в различные материалы, включая древесину, пластмассы и текстиль, для придания им огнезащитных свойств. При нагревании эти вещества выделяют бром, который прерывает цепные реакции горения в газовой фазе. Следовательно, применение брома связано с противопожарной пропиткой.

Ответ: 1

Б) хлор

Хлор и его соединения (например, гипохлорит натрия $NaOCl$, входящий в состав "Белизны", или хлорная известь $CaOCl_2$) являются сильными окислителями. Благодаря этому свойству они разрушают молекулы красителей, что приводит к обесцвечиванию. Это широко используется в целлюлозно-бумажной промышленности для отбеливания бумаги и в текстильной промышленности для отбеливания тканей.

Ответ: 3

В) иод

Иод является незаменимым микроэлементом для человеческого организма. Он необходим для синтеза гормонов щитовидной железы — тироксина ($T_4$) и трийодтиронина ($T_3$). Эти гормоны регулируют скорость метаболизма, рост и развитие всех тканей и органов, включая нормальное функционирование головного мозга и сердца. Таким образом, биологическая роль иода соответствует указанной области применения.

Ответ: 2

13. Используя метод электронного баланса, составьте уравнение реакции, соответствующее превращению

$H_2S + Cl_2 \to HCl + S$

Укажите окислитель и восстановитель.

Решение

Для составления уравнения реакции методом электронного баланса сначала определим степени окисления элементов в реагентах и продуктах:

$H_2^{+1}S^{-2} + Cl_2^0 \rightarrow H^{+1}Cl^{-1} + S^0$

Из схемы видно, что в ходе реакции изменяются степени окисления серы (S) и хлора (Cl). Составим полуреакции окисления и восстановления:

1. Атом серы повышает свою степень окисления с -2 до 0, отдавая 2 электрона. Это процесс окисления.

$S^{-2} - 2e^- \rightarrow S^0$

2. Молекула хлора понижает степень окисления с 0 до -1, принимая 2 электрона (по одному на каждый атом). Это процесс восстановления.

$Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^{-1}$

Теперь составим электронный баланс. Число отданных электронов в процессе окисления равно числу принятых электронов в процессе восстановления (2 = 2). Следовательно, коэффициенты для обеих полуреакций равны 1.

$S^{-2} - 2e^- \rightarrow S^0 \quad | \cdot 1$
$Cl_2^0 + 2e^- \rightarrow 2Cl^{-1} \quad | \cdot 1$

Перенесем коэффициенты в уравнение реакции. Коэффициент 1 ставится перед $H_2S$ и $S$. Коэффициент 1 ставится перед $Cl_2$. Коэффициент перед $HCl$ должен быть 2, так как в полуреакции восстановления образуются два иона $Cl^{-1}$.

Сбалансированное уравнение реакции выглядит следующим образом:

$H_2S + Cl_2 \rightarrow 2HCl + S$

Определим окислитель и восстановитель:

• Восстановитель — это вещество, которое отдает электроны и окисляется. В данной реакции это сероводород ($H_2S$), так как сера в его составе ($S^{-2}$) повышает степень окисления.
• Окислитель — это вещество, которое принимает электроны и восстанавливается. В данной реакции это хлор ($Cl_2$), так как он ($Cl^0$) понижает степень окисления.

Ответ: Уравнение реакции: $H_2S + Cl_2 \rightarrow 2HCl + S$. Окислитель — $Cl_2$ (хлор), восстановитель — $H_2S$ (сероводород).

14. В две пробирки налили бесцветный раствор соли. При пропускании хлора через содержимое одной из пробирок наблюдали появление красно-коричневой окраски. При добавлении в другую пробирку раствора нитрата серебра наблюдали образование осадка светло-жёлтого цвета. Напишите уравнения соответствующих химических реакций.

Анализируя условия задачи, можно сделать следующие выводы.

1. Пропускание хлора через раствор соли вызывает появление красно-коричневой окраски. Эта окраска характерна для молекулярного брома ($Br_2$). Хлор, будучи более активным галогеном, вытесняет бром из его солей. Следовательно, в исходном растворе содержались бромид-ионы ($Br^-$).

2. Добавление раствора нитрата серебра ($AgNO_3$) приводит к образованию светло-жёлтого осадка. Это качественная реакция на бромид-ионы, в результате которой образуется бромид серебра ($AgBr$) — нерастворимое вещество светло-жёлтого цвета.

Таким образом, в пробирках находился раствор соли-бромида, например, бромида калия ($KBr$) или бромида натрия ($NaBr$), так как исходный раствор был бесцветным. Для написания уравнений будем использовать бромид калия.

Уравнение реакции при пропускании хлора

Хлор окисляет бромид-ионы до свободного брома. Образующийся молекулярный бром придает раствору красно-коричневую окраску.

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

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

Уравнение реакции при добавлении раствора нитрата серебра

Происходит реакция ионного обмена между бромидом калия и нитратом серебра, в результате которой выпадает светло-жёлтый осадок бромида серебра.

$KBr + AgNO_3 \rightarrow AgBr \downarrow + KNO_3$

Ответ: $KBr + AgNO_3 \rightarrow AgBr \downarrow + KNO_3$

1. Электронная формула 2e, 8e, 7e соответствует атому

1) хлора

2) брома

3) фтора

4) иода

Дано:

Электронная формула атома: $2e, 8e, 7e$.

Найти:

Соответствующий химический элемент.

Решение:

Представленная в задаче электронная формула показывает распределение электронов по энергетическим уровням (электронным слоям) в атоме. Запись $2e, 8e, 7e$ означает, что атом имеет три электронных слоя:

• на первом энергетическом уровне (ближайшем к ядру) находятся 2 электрона ($2e$);
• на втором энергетическом уровне — 8 электронов ($8e$);
• на третьем, внешнем энергетическом уровне — 7 электронов ($7e$).

Чтобы определить химический элемент, необходимо найти общее число электронов в его атоме. Для этого сложим количество электронов на всех энергетических уровнях:

$N(e) = 2 + 8 + 7 = 17$

Поскольку атом является электронейтральной частицей, число электронов в нем равно числу протонов в ядре. Число протонов, в свою очередь, является порядковым (атомным) номером элемента в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева.

Следовательно, искомый элемент имеет порядковый номер $Z = 17$.

Находим в Периодической системе элемент с атомным номером 17. Это хлор (Cl), который расположен в 3-м периоде и VIIA группе.

Проанализируем электронное строение атомов из других предложенных вариантов:

• Фтор (F) имеет порядковый номер 9. Его электронная формула: $2e, 7e$.
• Бром (Br) имеет порядковый номер 35. Его электронная формула: $2e, 8e, 18e, 7e$.
• Иод (I) имеет порядковый номер 53. Его электронная формула: $2e, 8e, 18e, 18e, 7e$.

Таким образом, электронная формула $2e, 8e, 7e$ соответствует именно атому хлора.

Ответ: 1) хлора.

2. В ряду $F$ — $Cl$ — $S$ — $Se$ электроотрицательность

1) возрастает

2) не изменяется

3) изменяется бессистемно

4) убывает

Решение

Электроотрицательность — это мера способности атома притягивать к себе электроны, участвующие в образовании химической связи. В периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева существуют четкие закономерности изменения этого свойства:
- по периоду (горизонтальный ряд) слева направо электроотрицательность возрастает;
- по группе (вертикальный столбец) сверху вниз электроотрицательность убывает.

Рассмотрим положение каждого элемента из заданного ряда F — Cl — S — Se в периодической таблице:
- F (фтор) находится во 2-м периоде, 17-й группе. Это самый электроотрицательный элемент.
- Cl (хлор) находится в 3-м периоде, 17-й группе, т.е. под фтором.
- S (сера) находится в 3-м периоде, 16-й группе, т.е. левее хлора.
- Se (селен) находится в 4-м периоде, 16-й группе, т.е. под серой.

Проанализируем, как меняется электроотрицательность при переходе от одного элемента к другому в этом ряду:
1. F → Cl: переход вниз по группе. Электроотрицательность уменьшается, так как увеличивается радиус атома и число электронных слоев.
2. Cl → S: переход влево по периоду. Электроотрицательность уменьшается, так как заряд ядра у серы меньше, чем у хлора, при том же числе электронных слоев.
3. S → Se: переход вниз по группе. Электроотрицательность снова уменьшается.

Таким образом, на каждом шаге в ряду F — Cl — S — Se электроотрицательность последовательно уменьшается. Численные значения электроотрицательности по шкале Полинга это подтверждают: F(3.98) > Cl(3.16) > S(2.58) > Se(2.55).
Следовательно, верным является утверждение, что электроотрицательность в данном ряду убывает.

Ответ: 4) убывает

3. Положительные степени окисления не проявляет элемент

1) хлор

2) бром

3) фтор

4) иод

Для того чтобы определить, какой из элементов не проявляет положительные степени окисления, необходимо проанализировать их электроотрицательность. Степень окисления представляет собой условный заряд атома в соединении, рассчитанный исходя из предположения, что все связи имеют ионный характер. Элемент проявляет положительную степень окисления, когда он образует химическую связь с более электроотрицательным элементом.

Все перечисленные элементы (хлор, бром, фтор, иод) относятся к галогенам и расположены в 17-й (VIIA) группе периодической системы. В этой группе электроотрицательность атомов уменьшается при движении сверху вниз:

ЭО(F) > ЭО(Cl) > ЭО(Br) > ЭО(I)

Рассмотрим каждый элемент подробно:

1) хлор — Хлор (Cl) обладает очень высокой электроотрицательностью, но уступает по этому показателю фтору и кислороду. Поэтому в соединениях с этими элементами хлор вынужден отдавать электроны и проявлять положительные степени окисления. Например, в перхлорной кислоте $HClO_4$ степень окисления хлора равна +7, а во фториде хлора(III) $ClF_3$ она составляет +3. Следовательно, хлор проявляет положительные степени окисления.

2) бром — Бром (Br) менее электроотрицателен, чем фтор, кислород и хлор. При взаимодействии с ними бром также проявляет положительные степени окисления. Например, в бромноватой кислоте $HBrO_3$ степень окисления брома +5.

3) фтор — Фтор (F) является самым электроотрицательным элементом в периодической системе. Это означает, что в любом химическом соединении он всегда притягивает к себе общую электронную пару сильнее, чем любой другой элемент. Вследствие этого фтор во всех своих соединениях проявляет исключительно отрицательную степень окисления -1. Единственное исключение — это простое вещество, молекула фтора $F_2$, где его степень окисления, как и у любого простого вещества, равна 0. Таким образом, фтор не способен проявлять положительные степени окисления.

4) иод — Иод (I) имеет самую низкую электроотрицательность среди рассматриваемых галогенов. Он проявляет положительные степени окисления в соединениях с более электроотрицательными элементами, такими как кислород, фтор, хлор. Например, в иодной кислоте $HIO_4$ степень окисления иода достигает +7.

Таким образом, единственный элемент из списка, который не проявляет положительных степеней окисления, — это фтор, что обусловлено его максимальной электроотрицательностью.

Ответ: 3) фтор.