Страница 78 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

4. Верны ли следующие суждения о галогенах?

А. В молекулах галогенов — ковалентная неполярная связь.

Б. Химическая активность галогенов от фтора к иоду уменьшается.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

А. В молекулах галогенов — ковалентная неполярная связь.

Это суждение является верным. Галогены (фтор, хлор, бром, йод) — это элементы-неметаллы 17-й группы (старая классификация — VIIA группа) Периодической системы. В виде простых веществ они существуют как двухатомные молекулы: $F_2, Cl_2, Br_2, I_2$. В каждой такой молекуле химическая связь образована двумя одинаковыми атомами. Поскольку атомы идентичны, их электроотрицательность одинакова. В результате общая электронная пара, образующая связь, не смещается ни к одному из атомов, а располагается строго посредине между их ядрами. Такая связь, образованная между атомами с одинаковой электроотрицательностью, называется ковалентной неполярной.

Б. Химическая активность галогенов от фтора к иоду уменьшается.

Это суждение также является верным. Химическая активность галогенов как окислителей определяется их способностью принимать электроны, что напрямую связано с их электроотрицательностью. При движении по группе сверху вниз, от фтора к иоду, происходит увеличение атомного радиуса и числа электронных слоев. Это приводит к тому, что валентные электроны находятся дальше от ядра и сильнее экранируются внутренними электронами. В результате притяжение валентных электронов к ядру ослабевает, и электроотрицательность уменьшается. Фтор — самый электроотрицательный элемент и, соответственно, самый химически активный галоген. В ряду $F \rightarrow Cl \rightarrow Br \rightarrow I$ химическая активность и окислительные способности последовательно ослабевают. Каждый вышестоящий галоген способен вытеснять нижестоящие из их солей (например, $Cl_2 + 2NaBr \rightarrow 2NaCl + Br_2$).

Таким образом, оба суждения верны.

Ответ: 3

5. Йод в отличие от других галогенов

1) твёрдый при нормальных условиях

2) в газообразном состоянии имеет фиолетовый цвет

3) представляет собой чёрно-серые кристаллы с металлическим блеском

4) все предыдущие ответы верны

Решение

Для ответа на этот вопрос проанализируем каждое утверждение, сравнивая свойства иода со свойствами других галогенов (фтора, хлора, брома).

1) твёрдый при нормальных условиях

Агрегатное состояние галогенов при нормальных условиях (температура 0°C и давление 1 атм) изменяется с увеличением их атомной массы. В ряду галогенов фтор ($F_2$) и хлор ($Cl_2$) являются газами, бром ($Br_2$) — летучей жидкостью, а иод ($I_2$) — твёрдым веществом. Таким образом, это свойство отличает иод от других распространённых галогенов. Данное утверждение верно.

2) в газообразном состоянии имеет фиолетовый цвет

Пары всех галогенов окрашены, но их цвет различается. Пары фтора — бледно-жёлтые, хлора — жёлто-зелёные, брома — красно-бурые. Пары иода имеют характерный насыщенный фиолетовый цвет. Эта окраска является уникальной для иода в ряду галогенов, что также является его отличительной чертой. Данное утверждение верно.

3) представляет собой чёрно-серые кристаллы с металлическим блеском

В твёрдом состоянии иод имеет вид тёмно-серых кристаллов с выраженным металлическим блеском. Это связано с усилением металлических свойств у элементов 17-й группы при движении сверху вниз по периодической таблице. Другие галогены в нормальных условиях не являются твёрдыми кристаллическими веществами и не обладают металлическим блеском. Таким образом, это утверждение верно и описывает уникальное для иода свойство.

4) все предыдущие ответы верны

Поскольку все три предыдущих утверждения являются правильными и каждое из них описывает свойство иода, которое отличает его от других галогенов, правильным ответом является вариант, объединяющий их все.

Ответ: 4

6. Наименьшей будет скорость реакции

1) $Cl_2 + Na \to$

2) $F_2 + Na \to$

3) $I_2 + Mg \to$

4) $Br_2 + Mg \to$

Решение

Скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ, то есть от их химической активности. Чтобы определить, какая из предложенных реакций будет протекать с наименьшей скоростью, необходимо сравнить активность металлов и галогенов.

Сравним активность реагентов:

• Металлы: Натрий ($Na$) — щелочной металл I группы, а магний ($Mg$) — щёлочноземельный металл II группы. Оба находятся в 3-м периоде. Активность металлов в периоде уменьшается слева направо, поэтому натрий является более активным металлом, чем магний ($Na > Mg$).
• Галогены: Фтор ($F_2$), хлор ($Cl_2$), бром ($Br_2$) и йод ($I_2$) — элементы VII группы. Активность галогенов как окислителей уменьшается сверху вниз по группе, так как увеличивается радиус атома и ослабевают неметаллические свойства. Таким образом, ряд активности галогенов: $F_2 > Cl_2 > Br_2 > I_2$.

Теперь рассмотрим каждую реакцию отдельно, чтобы найти ту, в которой участвуют наименее активные вещества:

1) $Cl_2 + Na \rightarrow$

Реакция между очень активным металлом (натрий) и активным галогеном (хлор). Скорость реакции высокая.

2) $F_2 + Na \rightarrow$

Реакция между очень активным металлом (натрий) и самым активным галогеном (фтор). Эта реакция будет протекать с максимальной скоростью, часто со взрывом.

3) $I_2 + Mg \rightarrow$

Реакция между менее активным металлом (магний) и наименее активным из представленных галогенов (йод). Сочетание двух наименее активных реагентов приведет к самой низкой скорости реакции. Эта реакция при обычных условиях протекает очень медленно и для ее ускорения требуется нагревание.

4) $Br_2 + Mg \rightarrow$

Реакция между менее активным металлом (магний) и бромом. Поскольку бром химически активнее йода, эта реакция будет протекать быстрее, чем реакция магния с йодом.

Следовательно, наименьшей скоростью будет обладать реакция между магнием и йодом, так как оба реагента являются наименее активными в своих сравнительных рядах.

Ответ: 3

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

1) появление бурой окраски

2) растворение осадка

3) выпадение осадка

4) выделение газа

Решение

Для определения признака реакции между хлором ($Cl_2$) и раствором бромида магния ($MgBr_2$), необходимо записать уравнение этой реакции и проанализировать свойства исходных веществ и продуктов.

Хлор относится к галогенам и является более активным химическим элементом, чем бром. В ряду активности галогенов хлор стоит выше брома ($F_2 > Cl_2 > Br_2 > I_2$). Это означает, что хлор способен вытеснять бром из его солей в водных растворах. Происходит реакция замещения:

$Cl_2 + MgBr_2 \rightarrow MgCl_2 + Br_2$

Рассмотрим физические свойства веществ, определяющие видимые изменения:

• Раствор бромида магния ($MgBr_2$) бесцветен.
• Образующийся в результате реакции раствор хлорида магния ($MgCl_2$) также бесцветен.
• Главное изменение связано с образованием свободного брома ($Br_2$). Молекулярный бром в водном растворе (так называемая бромная вода) имеет характерную желто-бурую или просто бурую окраску.

Таким образом, при пропускании хлора через изначально бесцветный раствор бромида магния, раствор постепенно окрашивается в бурый цвет. Это и есть основной признак протекания данной реакции.

Анализ предложенных вариантов показывает, что:

• вариант 1 "появление бурой окраски" точно описывает наблюдаемое явление;
• варианты 2 и 3 неверны, так как осадок в ходе реакции не растворяется (его нет) и не выпадает (все продукты растворимы);
• вариант 4 неверен, так как газ (хлор) вступает в реакцию, а не выделяется.

Ответ: 1

8. Сила галогеноводородных кислот в ряду $HBr$ — $HCl$ — $HF$

1) увеличивается

2) сначала увеличивается, затем уменьшается

3) не изменяется

4) уменьшается

Решение

Сила галогеноводородных кислот ($HX$, где $X$ — галоген) в водном растворе определяется их способностью диссоциировать, то есть распадаться на ионы водорода ($H^+$) и галогенид-ионы ($X^−$). Чем легче происходит этот процесс, тем сильнее кислота.

На силу галогеноводородных кислот влияют два основных фактора:

1. Энергия связи $H–X$. Чем меньше энергия, которую нужно затратить на разрыв связи между водородом и галогеном, тем легче кислота отдает протон и, следовательно, тем она сильнее.

2. Полярность связи $H–X$. Чем выше полярность, тем легче происходит гетеролитический разрыв связи с образованием ионов $H^+$ и $X^−$.

В ряду галогенов от фтора к брому ($F \rightarrow Cl \rightarrow Br$) электроотрицательность уменьшается, а атомный радиус увеличивается.

• Увеличение радиуса атома галогена приводит к увеличению длины связи $H–X$. Более длинные связи являются менее прочными. Энергия связи уменьшается в ряду: $H–F > H–Cl > H–Br$.
• Уменьшение электроотрицательности приводит к уменьшению полярности связи в ряду: $H–F > H–Cl > H–Br$.

В случае галогеноводородных кислот доминирующим фактором, определяющим их силу, является энергия связи. Поскольку прочность связи уменьшается от $HF$ к $HBr$, сила кислот в этом же направлении возрастает: $HF < HCl < HBr$.

В заданном ряду $HBr — HCl — HF$ мы движемся в обратном направлении. Следовательно, сила кислот будет последовательно уменьшаться. $HBr$ (бромоводородная) — сильная кислота. $HCl$ (хлороводородная или соляная) — тоже сильная кислота, но немного слабее $HBr$. $HF$ (фтороводородная или плавиковая) — слабая кислота, так как связь $H–F$ очень прочная.

Таким образом, в ряду $HBr — HCl — HF$ сила кислот уменьшается.

Ответ: 4) уменьшается

9. Плавиковая кислота может взаимодействовать с веществами,

перечисленными в ряду

1) $CaO$, $CO_2$, $NaOH$

2) $Cu$, $CaO$, $KOH$

3) $Zn$, $CaO$, $SiO_2$

4) $Br_2$, $Cu(OH)_2$, $H_2SO_4$

Решение

Плавиковая (фтороводородная) кислота ($HF$) проявляет свойства, характерные для кислот, а также обладает уникальной способностью реагировать с диоксидом кремния ($SiO_2$) и силикатами.

Рассмотрим каждый ряд веществ:

1) CaO, CO₂, NaOH

Плавиковая кислота взаимодействует с оксидом кальция ($CaO$) как с основным оксидом и с гидроксидом натрия ($NaOH$) как с основанием (реакция нейтрализации):
$2HF + CaO \rightarrow CaF_2 \downarrow + H_2O$
$HF + NaOH \rightarrow NaF + H_2O$
Однако плавиковая кислота не реагирует с диоксидом углерода ($CO_2$), так как оба вещества являются кислотными по своей природе (кислота и кислотный оксид). Поэтому данный ряд не подходит.

2) Cu, CaO, KOH

Плавиковая кислота реагирует с оксидом кальция ($CaO$) и гидроксидом калия ($KOH$):
$2HF + CaO \rightarrow CaF_2 \downarrow + H_2O$
$HF + KOH \rightarrow KF + H_2O$
Но медь ($Cu$) является металлом, стоящим в ряду активности металлов после водорода, и не вытесняет его из растворов кислот (за исключением кислот-окислителей, к которым разбавленная $HF$ не относится). Следовательно, этот ряд также не является верным.

3) Zn, CaO, SiO₂

Плавиковая кислота взаимодействует со всеми веществами из этого ряда:
- С цинком ($Zn$), так как это металл, стоящий в ряду активности до водорода: $Zn + 2HF \rightarrow ZnF_2 + H_2 \uparrow$
- С оксидом кальция ($CaO$), который является основным оксидом: $2HF + CaO \rightarrow CaF_2 \downarrow + H_2O$
- С диоксидом кремния ($SiO_2$), что является ее уникальным свойством, используемым для травления стекла: $SiO_2 + 4HF \rightarrow SiF_4 \uparrow + 2H_2O$
Все вещества в этом ряду реагируют с плавиковой кислотой, поэтому этот вариант является правильным.

4) Br₂, Cu(OH)₂, H₂SO₄

Плавиковая кислота вступает в реакцию с гидроксидом меди(II) ($Cu(OH)_2$), который является основанием:
$2HF + Cu(OH)_2 \rightarrow CuF_2 + 2H_2O$
Однако $HF$ не будет реагировать с бромом ($Br_2$) и с серной кислотой ($H_2SO_4$), так как серная кислота сама является сильной кислотой, а бром — простое вещество-неметалл, не вступающее в реакцию с $HF$ в обычных условиях. Таким образом, этот ряд не подходит.

Ответ: 3

10. Сокращённое ионное уравнение $Ag^+ + I^- = AgI\downarrow$ соответствует

взаимодействию

1) серебра и иода

2) нитрата серебра и иодида калия

3) оксида серебра и иодоводородной кислоты

4) нитрата серебра и иодида свинца(II)

Решение

Сокращенное ионное уравнение $Ag^{+} + I^{-} = AgI \downarrow$ описывает реакцию, в которой происходит связывание ионов серебра $Ag^{+}$ и иодид-ионов $I^{-}$ в нерастворимое соединение — иодид серебра $AgI$. Для того чтобы такое уравнение было верным, исходные вещества должны быть сильными электролитами (хорошо растворимыми в воде солями, кислотами или основаниями), которые при диссоциации в растворе образуют ионы $Ag^{+}$ и $I^{-}$. Проанализируем каждый из предложенных вариантов.

1) серебра и иода

Взаимодействие металлического серебра ($Ag$) и молекулярного иода ($I_2$). Оба являются простыми веществами и в исходном состоянии не являются ионами. Реакция между ними при обычных условиях не протекает. Следовательно, этот вариант не подходит.

2) нитрата серебра и иодида калия

Нитрат серебра ($AgNO_3$) и иодид калия ($KI$) — это растворимые в воде соли, которые полностью диссоциируют на ионы в водном растворе:
$AgNO_3 \rightarrow Ag^{+} + NO_3^{-}$
$KI \rightarrow K^{+} + I^{-}$

Молекулярное уравнение реакции обмена между ними:
$AgNO_3 + KI \rightarrow AgI \downarrow + KNO_3$

Полное ионное уравнение реакции:
$Ag^{+} + NO_3^{-} + K^{+} + I^{-} \rightarrow AgI \downarrow + K^{+} + NO_3^{-}$

Ионы $K^{+}$ и $NO_3^{-}$ не участвуют в образовании осадка и являются ионами-наблюдателями. Исключив их из обеих частей уравнения, получаем сокращенное ионное уравнение:
$Ag^{+} + I^{-} \rightarrow AgI \downarrow$

Это уравнение полностью совпадает с уравнением, данным в условии задачи.

3) оксида серебра и иодоводородной кислоты

Оксид серебра ($Ag_2O$) — нерастворимое в воде твердое вещество. Иодоводородная кислота ($HI$) — сильная кислота, которая в растворе диссоциирует на ионы $H^{+}$ и $I^{-}$. Поскольку $Ag_2O$ нерастворим, в ионном уравнении он записывается в молекулярной форме. Реакция протекает по следующей схеме:
$Ag_2O(тв) + 2HI(p-p) \rightarrow 2AgI \downarrow + H_2O$

Сокращенное ионное уравнение выглядит так:
$Ag_2O(тв) + 2H^{+} + 2I^{-} \rightarrow 2AgI \downarrow + H_2O$

Это уравнение отличается от приведенного в задании.

4) нитрата серебра и иодида свинца(II)

Нитрат серебра ($AgNO_3$) — растворимая соль, а иодид свинца(II) ($PbI_2$) — нерастворимая соль. Реакция возможна, так как растворимость $AgI$ значительно ниже, чем $PbI_2$. Однако иодид свинца(II) как нерастворимое вещество записывается в ионном уравнении в молекулярном виде:
$2AgNO_3(p-p) + PbI_2(тв) \rightarrow 2AgI \downarrow + Pb(NO_3)_2(p-p)$

Сокращенное ионное уравнение:
$2Ag^{+} + PbI_2(тв) \rightarrow 2AgI \downarrow + Pb^{2+}$

Это уравнение также не совпадает с приведенным в задании.

Таким образом, единственная пара веществ, взаимодействие которых описывается данным сокращенным ионным уравнением, — это нитрат серебра и иодид калия.

Ответ: 2