Страница 79 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

11. Хлор не реагирует с веществами

1) $H_2$

2) $KF$

3) $NaBr$

4) $Mg$

5) $HCl$

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать химические свойства хлора ($Cl_2$) и его способность вступать в реакции с каждым из предложенных веществ.

1) H₂

Хлор активно реагирует с водородом при нагревании или на свету (особенно под действием ультрафиолетового излучения). Реакция протекает по цепному механизму и может быть взрывоопасной. Продуктом реакции является хлороводород.

$H_2 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu \text{ или } t^\circ} 2HCl$

Таким образом, хлор реагирует с водородом.

2) KF

Хлор принадлежит к группе галогенов. Для галогенов существует ряд активности, который определяет их способность вытеснять друг друга из солей: $F_2 > Cl_2 > Br_2 > I_2$. Более активный галоген (расположенный выше в группе) может вытеснить менее активный из его солей. Фтор (F) является самым активным галогеном и стоит в ряду активности выше хлора (Cl). Следовательно, хлор не может вытеснить фтор из его соли, фторида калия.

$Cl_2 + KF \nrightarrow$ (реакция не идет)

Таким образом, хлор не реагирует с фторидом калия.

3) NaBr

Используя тот же ряд активности галогенов ($F_2 > Cl_2 > Br_2 > I_2$), мы видим, что хлор (Cl) более активен, чем бром (Br). Поэтому хлор будет вытеснять бром из его солей, таких как бромид натрия. В результате реакции образуются хлорид натрия и свободный бром.

$Cl_2 + 2NaBr \rightarrow 2NaCl + Br_2$

Таким образом, хлор реагирует с бромидом натрия.

4) Mg

Хлор является сильным окислителем и активно реагирует с большинством металлов, особенно с активными и щелочноземельными, к которым относится магний. При их взаимодействии образуется соль — хлорид магния.

$Mg + Cl_2 \rightarrow MgCl_2$

Таким образом, хлор реагирует с магнием.

5) HCl

Хлор ($Cl_2$) не реагирует с хлороводородом ($HCl$). В молекуле хлора степень окисления атомов равна 0, а в $HCl$ степень окисления хлора равна -1. Хлор является окислителем, но он не может окислить ион хлорида $Cl^-$, поскольку это один и тот же элемент, и степень окисления -1 является для него низшей в данном соединении. Реакция между этими веществами в стандартных условиях не происходит.

$Cl_2 + HCl \nrightarrow$ (реакция не идет)

Таким образом, хлор не реагирует с хлороводородом.

Анализ показывает, что хлор не реагирует с двумя из предложенных веществ: фторидом калия (KF) и хлороводородом (HCl). Формулировка вопроса "с веществами" (во множественном числе) подтверждает возможность наличия нескольких правильных вариантов.

Ответ: 2) KF, 5) HCl.

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

ГАЛОГЕН

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

А) иод

Б) фтор

В) бром

1) ядерная промышленность

и электротехника

2) медицина

3) средства защиты растений от вредителей

Решение

А) иод
Иод и его соединения широко применяются в медицине. Спиртовой раствор иода является известным антисептиком для обработки ран. Радиоактивный изотоп иод-131 применяется в диагностике и лечении заболеваний щитовидной железы. Также иод является жизненно важным микроэлементом, необходимым для синтеза гормонов щитовидной железы. Таким образом, основная область применения иода — медицина.
Ответ: 2

Б) фтор
Соединения фтора имеют ключевое значение в нескольких высокотехнологичных отраслях. В ядерной промышленности гексафторид урана ($UF_6$) используется в процессе обогащения урана для получения ядерного топлива. В электротехнике гексафторид серы ($SF_6$) применяется в качестве газообразного изолятора в высоковольтном оборудовании благодаря своим уникальным диэлектрическим свойствам. Следовательно, фтор находит применение в ядерной промышленности и электротехнике.
Ответ: 1

В) бром
Соединения брома, в частности бромистый метил ($CH_3Br$), исторически широко применялись в сельском хозяйстве в качестве фумигантов — средств для обеззараживания почвы и складских помещений от вредителей и возбудителей болезней растений. Несмотря на то что использование бромистого метила сейчас ограничено по экологическим причинам, другие бромсодержащие органические соединения продолжают использоваться как средства защиты растений.
Ответ: 3

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

$NaBr + Cl_2 \to NaCl + Br_2$

Укажите окислитель и восстановитель.

Решение

Для того чтобы составить уравнение реакции методом электронного баланса, необходимо определить степени окисления всех элементов в исходных веществах и продуктах реакции.

Запишем схему реакции с указанием степеней окисления:

$ \overset{+1}{Na} \overset{-1}{Br} + \overset{0}{Cl_2} \rightarrow \overset{+1}{Na} \overset{-1}{Cl} + \overset{0}{Br_2} $

Из данной схемы видно, что в ходе реакции изменяются степени окисления у двух элементов: брома и хлора.

• Атом брома ($Br$) повышает свою степень окисления с -1 до 0. Это процесс окисления.
• Атом хлора ($Cl$) понижает свою степень окисления с 0 до -1. Это процесс восстановления.

Составим полуреакции окисления и восстановления, учитывая, что молекулы брома и хлора являются двухатомными ($Br_2$, $Cl_2$).

Процесс окисления (отдача электронов):

$ 2\overset{-1}{Br} - 2e^- \rightarrow \overset{0}{Br_2} $

Процесс восстановления (принятие электронов):

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

Теперь составим электронный баланс. Число электронов, отданных восстановителем ($2e^-$), равно числу электронов, принятых окислителем ($2e^-$). Следовательно, наименьшее общее кратное равно 2, а коэффициенты для полуреакций равны 1.

$ \begin{array}{c|c|l} 2\overset{-1}{Br} - 2e^- \rightarrow \overset{0}{Br_2} & 1 & \text{окисление, восстановитель} \\ \hline \overset{0}{Cl_2} + 2e^- \rightarrow 2\overset{-1}{Cl} & 1 & \text{восстановление, окислитель} \end{array} $

Найденные коэффициенты переносим в исходное уравнение реакции. Перед $NaBr$ (источник $Br^{-1}$) ставим коэффициент 2. Перед $NaCl$ (источник $Cl^{-1}$) также ставим коэффициент 2. Коэффициенты перед $Cl_2$ и $Br_2$ равны 1 (обычно не записываются).

Итоговое сбалансированное уравнение реакции выглядит следующим образом:

$ 2NaBr + Cl_2 \rightarrow 2NaCl + Br_2 $

Определим окислитель и восстановитель:

• Восстановитель — это вещество, в состав которого входит элемент, отдающий электроны и повышающий свою степень окисления. В данной реакции это $NaBr$ (за счет иона $Br^{-1}$).
• Окислитель — это вещество, в состав которого входит элемент, принимающий электроны и понижающий свою степень окисления. В данной реакции это $Cl_2$.

Ответ: Уравнение реакции, составленное с помощью метода электронного баланса: $ 2NaBr + Cl_2 \rightarrow 2NaCl + Br_2 $. В данной реакции окислителем является хлор ($Cl_2$), а восстановителем — бромид натрия ($NaBr$).

14. В трёх пробирках находятся бесцветные растворы хлорида натрия, бромида калия и иодида магния. Как распознать эти вещества с помощью одного реактива? Напишите уравнения соответствующих химических реакций в молекулярной и сокращённой ионной форме.

Решение

Чтобы распознать бесцветные растворы хлорида натрия ($NaCl$), бромида калия ($KBr$) и иодида магния ($MgI_2$), используя только один реактив, необходимо выбрать вещество, которое даст различный наблюдаемый эффект с каждым из растворов. Таким реактивом является раствор нитрата серебра ($AgNO_3$). Этот реагент вступает в реакции обмена с галогенидами, образуя нерастворимые соли серебра разного цвета, что позволяет их идентифицировать.

1. При добавлении раствора нитрата серебра к раствору хлорида натрия наблюдается выпадение белого творожистого осадка хлорида серебра ($AgCl$).
Молекулярное уравнение реакции:
$NaCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl \downarrow + NaNO_3$
Сокращенное ионное уравнение:
$Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl \downarrow$

2. При добавлении раствора нитрата серебра к раствору бромида калия выпадает бледно-желтый осадок бромида серебра ($AgBr$).
Молекулярное уравнение реакции:
$KBr + AgNO_3 \rightarrow AgBr \downarrow + KNO_3$
Сокращенное ионное уравнение:
$Ag^+ + Br^- \rightarrow AgBr \downarrow$

3. При добавлении раствора нитрата серебра к раствору иодида магния образуется желтый осадок иодида серебра ($AgI$).
Молекулярное уравнение реакции:
$MgI_2 + 2AgNO_3 \rightarrow 2AgI \downarrow + Mg(NO_3)_2$
Сокращенное ионное уравнение:
$Ag^+ + I^- \rightarrow AgI \downarrow$

Таким образом, по характерным цветам осадков можно однозначно определить содержимое каждой пробирки.

Ответ

Распознать вещества можно с помощью раствора нитрата серебра ($AgNO_3$). Пробирка с хлоридом натрия даст белый осадок, с бромидом калия — бледно-желтый осадок, с иодидом магния — желтый осадок. Уравнения реакций в молекулярной и сокращенной ионной формах приведены в решении.

1. Распределение электронов по энергетическим уровням $2e, 8e, 6e$ соответствует атому

1) кислорода

2) серы

3) хлора

4) селена

Решение

В вопросе дано распределение электронов по энергетическим уровням в атоме некоторого химического элемента: $2e, 8e, 6e$. Это означает, что:

• на первом энергетическом уровне находится 2 электрона ($2e^-$);
• на втором энергетическом уровне находится 8 электронов ($8e^-$);
• на третьем (внешнем) энергетическом уровне находится 6 электронов ($6e^-$).

Для того чтобы определить элемент, необходимо найти общее число электронов в его атоме. Для этого нужно сложить количество электронов на всех энергетических уровнях:

$2 + 8 + 6 = 16$

В нейтральном (незаряженном) атоме число электронов равно числу протонов в ядре. Число протонов, в свою очередь, определяет порядковый номер элемента ($Z$) в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева.

Следовательно, мы ищем элемент с порядковым номером $Z = 16$.

Обратившись к Периодической системе, находим, что элемент с порядковым номером 16 — это сера ($S$).

Рассмотрим предложенные варианты:

1. Кислород (O) имеет порядковый номер 8. Его электронная конфигурация: $2, 6$.
2. Сера (S) имеет порядковый номер 16. Ее электронная конфигурация: $2, 8, 6$. Это соответствует условию задачи.
3. Хлор (Cl) имеет порядковый номер 17. Его электронная конфигурация: $2, 8, 7$.
4. Селен (Se) имеет порядковый номер 34. Он находится в 4-м периоде, и его электронная конфигурация: $2, 8, 18, 6$.

Таким образом, указанное распределение электронов соответствует атому серы.

Ответ: 2) серы.