Страница 80 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

2. В ряду химических элементов $O - S - Se$

1) усиливаются неметаллические свойства

2) уменьшаются радиусы атомов

3) увеличивается электроотрицательность

4) не изменяется число электронов на внешнем электронном слое

Для анализа утверждений рассмотрим положение элементов O (Кислород), S (Сера) и Se (Селен) в периодической системе. Все они находятся в 16-й группе (главной подгруппе VI группы) и расположены друг под другом в порядке возрастания атомного номера. Это означает, что мы рассматриваем изменение свойств элементов при движении по группе сверху вниз.

1) усиливаются неметаллические свойства

При движении по группе сверху вниз атомный радиус увеличивается, а электроотрицательность уменьшается. Это приводит к ослаблению неметаллических свойств (способности принимать электроны) и усилению металлических свойств. Таким образом, в ряду O — S — Se неметаллические свойства ослабевают.

Ответ: неверно.

2) уменьшаются радиусы атомов

При движении по группе сверху вниз с каждым новым периодом добавляется новый электронный слой (у кислорода 2 слоя, у серы — 3, у селена — 4). Это приводит к увеличению расстояния от ядра до внешних электронов, то есть к увеличению радиуса атома. Таким образом, в ряду O — S — Se радиусы атомов увеличиваются.

Ответ: неверно.

3) увеличивается электроотрицательность

Электроотрицательность — это способность атома притягивать электроны. В группе сверху вниз она закономерно уменьшается из-за увеличения радиуса атома и ослабления связи валентных электронов с ядром. Самый электроотрицательный элемент в этой группе — кислород. Таким образом, в ряду O — S — Se электроотрицательность уменьшается.

Ответ: неверно.

4) не изменяется число электронов на внешнем электронном слое

Элементы одной группы (главной подгруппы) периодической системы имеют одинаковое число электронов на внешнем электронном слое, которое равно номеру группы. Элементы O, S, Se находятся в 16-й (VI A) группе, следовательно, у каждого из них на внешнем слое находится 6 электронов. Их электронные конфигурации внешнего слоя: O — $2s^22p^4$, S — $3s^23p^4$, Se — $4s^24p^4$.

Ответ: верно.

3. Сера, как и кислород,

1) нерастворима в воде

2) образует аллотропные модификации

3) представляет собой кристаллическое вещество

4) проводит электрический ток

Для определения общего свойства серы и кислорода проанализируем каждое из предложенных утверждений.

1) нерастворима в воде

Сера (S) является неполярным веществом и, согласно правилу "подобное растворяется в подобном", она практически нерастворима в полярной воде. Кислород (O₂), будучи неполярной молекулой, растворяется в воде очень слабо. Однако этой небольшой растворимости достаточно для поддержания жизни водных организмов. Поэтому называть кислород полностью нерастворимым не совсем корректно. Данное свойство не является в полной мере общим.

2) образует аллотропные модификации

Аллотропия — это способность химического элемента существовать в виде двух и более простых веществ, отличающихся по строению и свойствам. И сера, и кислород обладают этим свойством. Кислород образует две основные аллотропные модификации: обычный кислород (дикислород, $O_2$) и озон ($O_3$). Сера известна множеством аллотропных модификаций, наиболее стабильными из которых являются ромбическая и моноклинная сера (обе состоят из циклических молекул $S_8$), а также аморфная пластическая сера. Это утверждение справедливо для обоих элементов.

3) представляет собой кристаллическое вещество

При стандартных условиях (комнатная температура и атмосферное давление) сера — это твёрдое вещество с кристаллической структурой. Кислород в этих же условиях находится в газообразном состоянии и, следовательно, не имеет кристаллической решётки. Кристаллическим кислород становится лишь при очень низких температурах. Таким образом, это свойство не является общим для стандартных условий.

4) проводит электрический ток

И сера, и кислород являются типичными неметаллами и диэлектриками. Они не проводят электрический ток. Следовательно, данное утверждение ложно для обоих элементов.

Таким образом, единственным верным утверждением, которое одинаково характеризует и серу, и кислород, является их способность к образованию аллотропных модификаций.

Ответ: 2

4. Степень окисления $+6$ сера проявляет в каждом из двух соединений, формулы которых

1) $K_2SO_4$ и $Al_2S_3$

2) $SO_3$ и $MgSO_4$

3) $Na_2SO_3$ и $SO_3$

4) $SO_2$ и $H_2SO_4$

Решение:

Для ответа на вопрос необходимо определить степень окисления серы (S) в каждом из предложенных соединений. Степень окисления — это условный заряд атома в молекуле, вычисленный из предположения, что все связи в ней являются ионными. Сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле равна нулю.

Будем использовать известные постоянные степени окисления: кислород (O) почти всегда имеет степень окисления $-2$; водород (H) в соединениях с неметаллами — $+1$; щелочные металлы (K, Na) — $+1$; щелочноземельные металлы (Mg) — $+2$; алюминий (Al) — $+3$. Степень окисления серы (S) в каждом соединении обозначим как $x$.

1) $K_2SO_4$ и $Al_2S_3$

В сульфате калия $K_2SO_4$: составляем уравнение, исходя из электронейтральности молекулы: $2 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0$. Решаем его: $2 + x - 8 = 0$, откуда $x = +6$.

В сульфиде алюминия $Al_2S_3$: составляем уравнение: $2 \cdot (+3) + 3 \cdot x = 0$. Решаем его: $6 + 3x = 0$, откуда $3x = -6$ и $x = -2$.

В данной паре степени окисления серы равны $+6$ и $-2$. Этот вариант не подходит.

2) $SO_3$ и $MgSO_4$

В оксиде серы(VI) $SO_3$: составляем уравнение: $x + 3 \cdot (-2) = 0$. Решаем его: $x - 6 = 0$, откуда $x = +6$.

В сульфате магния $MgSO_4$: составляем уравнение: $(+2) + x + 4 \cdot (-2) = 0$. Решаем его: $2 + x - 8 = 0$, откуда $x = +6$.

В обоих соединениях этой пары степень окисления серы равна $+6$. Этот вариант является правильным.

3) $Na_2SO_3$ и $SO_3$

В сульфите натрия $Na_2SO_3$: составляем уравнение: $2 \cdot (+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$. Решаем его: $2 + x - 6 = 0$, откуда $x = +4$.

В $SO_3$ степень окисления серы, как мы уже выяснили, равна $+6$.

В данной паре степени окисления серы равны $+4$ и $+6$. Этот вариант не подходит.

4) $SO_2$ и $H_2SO_4$

В оксиде серы(IV) $SO_2$: составляем уравнение: $x + 2 \cdot (-2) = 0$. Решаем его: $x - 4 = 0$, откуда $x = +4$.

В серной кислоте $H_2SO_4$: составляем уравнение: $2 \cdot (+1) + x + 4 \cdot (-2) = 0$. Решаем его: $2 + x - 8 = 0$, откуда $x = +6$.

В данной паре степени окисления серы равны $+4$ и $+6$. Этот вариант не подходит.

Ответ: 2

5. С серой не реагирует

1) серная кислота (р-р)

2) водород

3) ртуть

4) кислород

Чтобы определить, какое вещество не реагирует с серой, рассмотрим химические свойства серы и ее взаимодействие с каждым из предложенных вариантов.

Решение

1) серная кислота (р-р)
Сера ($S$) не вступает в реакцию с разбавленным раствором серной кислоты ($H_2SO_4$). Сера, как неметалл, не способна вытеснять водород из кислот, не являющихся сильными окислителями. Реакция возможна только с горячей концентрированной серной кислотой, где кислота выступает в роли сильного окислителя: $S + 2H_2SO_4(конц.) \xrightarrow{t} 3SO_2\uparrow + 2H_2O$. Обозначение «(р-р)» (раствор) в контексте школьных заданий обычно подразумевает разбавленный раствор, который не обладает сильными окислительными свойствами. Следовательно, можно считать, что реакция не протекает.

2) водород
Сера реагирует с водородом ($H_2$) при нагревании до температуры 150–200 °C. В результате этой реакции образуется сероводород ($H_2S$): $S + H_2 \xrightarrow{t} H_2S$.

3) ртуть
Сера взаимодействует с металлической ртутью ($Hg$) даже при комнатной температуре. Эта реакция приводит к образованию сульфида ртути(II) ($HgS$), нерастворимого и менее токсичного соединения. Данный процесс лежит в основе демеркуризации — обезвреживания пролитой ртути: $S + Hg \rightarrow HgS$.

4) кислород
Сера легко горит в кислороде ($O_2$) при поджигании, образуя диоксид серы (сернистый газ, $SO_2$): $S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2$.

Проанализировав все варианты, мы видим, что сера вступает в реакцию с водородом, ртутью и кислородом. Реакция с серной кислотой возможна только при особых условиях (высокая концентрация и температура), которые не подразумеваются под общим обозначением «раствор». Поэтому именно раствор серной кислоты является веществом, которое не реагирует с серой в обычных условиях.

Ответ: 1) серная кислота (р-р)

6. Верны ли следующие суждения о свойствах серы?

А. Сера менее сильный окислитель, чем кислород.

Б. При взаимодействии с другими веществами сера может проявлять себя в качестве окислителя или восстановителя.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

А. Сера менее сильный окислитель, чем кислород.
Для оценки силы окислителя сравним положение серы (S) и кислорода (O) в Периодической системе. Оба элемента находятся в 16-й группе (VIА группе), но кислород расположен во 2-м периоде, а сера – в 3-м. В группах неметаллические и окислительные свойства ослабевают сверху вниз с увеличением радиуса атома и уменьшением электроотрицательности. Электроотрицательность кислорода (≈3,44 по Полингу) значительно выше электроотрицательности серы (≈2,58 по Полингу). Элемент с большей электроотрицательностью является более сильным окислителем. Следовательно, кислород — более сильный окислитель, чем сера, и данное суждение является верным.
Ответ: суждение верно.

Б. При взаимодействии с другими веществами сера может проявлять себя в качестве окислителя или восстановителя.
Это свойство называется окислительно-восстановительной двойственностью. Оно характерно для веществ, в которых элемент находится в промежуточной степени окисления. Сера как простое вещество имеет степень окисления 0. Диапазон возможных степеней окисления для серы: от -2 (например, в $H_2S$) до +6 (например, в $H_2SO_4$).
Так как 0 — это промежуточная степень окисления, сера может:
1) Проявлять свойства окислителя (понижать свою степень окисления), вступая в реакцию с восстановителями (например, с металлами): $Fe + S^0 \rightarrow FeS^{-2}$.
2) Проявлять свойства восстановителя (повышать свою степень окисления), вступая в реакцию с более сильными окислителями (например, с кислородом): $S^0 + O_2 \xrightarrow{t} S^{+4}O_2$.
Следовательно, данное суждение является верным.
Ответ: суждение верно.

Оба суждения, А и Б, являются верными. Соответственно, правильный вариант ответа — 3.

Ответ: 3

7. Какая формула соответствует слабой кислоте, имеющей запах тухлых яиц?

1) $HNO_3$

2) $H_2SO_4$

3) $H_2S$

4) $HCl$

Решение

Для выбора правильного ответа необходимо проанализировать свойства каждого из предложенных веществ на соответствие двум критериям: вещество должно быть слабой кислотой и иметь запах тухлых яиц.

1) $HNO_3$
Азотная кислота ($HNO_3$) является сильной кислотой. Следовательно, она не соответствует первому условию.

2) $H_2SO_4$
Серная кислота ($H_2SO_4$) также является сильной кислотой. Концентрированная серная кислота практически не имеет запаха. Этот вариант не подходит.

3) $H_2S$
Сероводород ($H_2S$) при растворении в воде образует сероводородную кислоту, которая является слабой двухосновной кислотой. Газообразный сероводород имеет очень характерный и широко известный запах тухлых яиц. Этот вариант удовлетворяет обоим условиям задачи.

4) $HCl$
Соляная (хлороводородная) кислота ($HCl$) является сильной кислотой, поэтому не соответствует условию "слабая кислота".

Таким образом, единственное вещество из списка, которое является слабой кислотой и имеет запах тухлых яиц, — это сероводородная кислота.
Ответ: 3

8. Концентрированная серная кислота не реагирует на холоду с веществом, формула которого

1) $Hg$

2) $CuO$

3) $BaCl_2$

4) $Al$

Для ответа на этот вопрос необходимо рассмотреть взаимодействие концентрированной серной кислоты ($H_2SO_4$) с каждым из предложенных веществ при низкой температуре (на холоду). Концентрированная серная кислота является сильным окислителем, и ее реакции с различными веществами имеют свои особенности, в частности, зависимость от температуры и способность пассивировать некоторые металлы.

1) Hg. Ртуть — это металл, который стоит после водорода в ряду активности металлов. Она не реагирует с разбавленной серной кислотой. Однако концентрированная $H_2SO_4$ является сильным окислителем и способна окислить ртуть. Эта реакция обычно протекает при нагревании, но взаимодействие, хотя и очень медленное, возможно и при комнатной температуре. Уравнение реакции при нагревании: $Hg + 2H_2SO_4(\text{конц.}) \xrightarrow{t} HgSO_4 + SO_2\uparrow + 2H_2O$. Поскольку химическое взаимодействие в принципе возможно, этот вариант не является искомым.

2) CuO. Оксид меди(II) — это основный оксид, который легко реагирует с кислотами, в том числе с концентрированной серной, с образованием соли и воды. Это типичная кислотно-основная реакция, которая протекает без нагревания: $CuO + H_2SO_4(\text{конц.}) \rightarrow CuSO_4 + H_2O$. Следовательно, оксид меди(II) реагирует с концентрированной серной кислотой на холоду.

3) BaCl₂. Хлорид бария является растворимой солью. При смешивании с серной кислотой (любой концентрации) происходит реакция ионного обмена. В результате образуется сульфат бария ($BaSO_4$) — белый, нерастворимый в воде и кислотах осадок. Реакция идет быстро при комнатной температуре: $BaCl_2 + H_2SO_4(\text{конц.}) \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2HCl\uparrow$. Следовательно, хлорид бария реагирует с концентрированной серной кислотой на холоду.

4) Al. Алюминий — это химически активный металл. Однако при взаимодействии с холодными концентрированными серной и азотной кислотами он пассивируется. На поверхности металла образуется очень тонкая, но прочная и инертная оксидная пленка ($Al_2O_3$), которая защищает металл от дальнейшего контакта с кислотой. Благодаря этому явлению, реакция на холоду не идет. Для того чтобы реакция началась, необходимо нагреть смесь. Именно поэтому концентрированную серную кислоту можно хранить и перевозить в алюминиевой таре.

Таким образом, единственное вещество из предложенного списка, которое не вступает в реакцию с концентрированной серной кислотой на холоду из-за пассивации, — это алюминий.

Ответ: 4) Al

9. Разбавленная серная кислота реагирует с веществом, формула которого

1) $HCl$

2) $P_2O_5$

3) $BaCl_2$

4) $Cu$

Решение

Разбавленная серная кислота ($H_2SO_4$) является сильной двухосновной кислотой и проявляет все типичные свойства кислот. Для ответа на вопрос необходимо проанализировать возможность химического взаимодействия серной кислоты с каждым из предложенных веществ.

1) HCl
Соляная кислота ($HCl$) также является сильной кислотой. Реакции между двумя кислотами обычно не протекают, так как для реакции ионного обмена необходимо условие (образование осадка, газа или слабого электролита), которое здесь не выполняется. $H_2SO_4 + HCl \rightarrow$ реакция не идет.

2) P₂O₅
Оксид фосфора(V) ($P_2O_5$) — это кислотный оксид, ангидрид фосфорной кислоты. Кислоты не вступают в реакцию с кислотными оксидами. $H_2SO_4 + P_2O_5 \rightarrow$ реакция не идет.

3) BaCl₂
Хлорид бария ($BaCl_2$) — это растворимая в воде соль. Серная кислота реагирует с солями, если в результате реакции образуется осадок, выделяется газ или образуется более слабая кислота. При взаимодействии серной кислоты с хлоридом бария протекает реакция ионного обмена, в результате которой образуется нерастворимый в воде и кислотах белый осадок сульфата бария ($BaSO_4$). Уравнение реакции: $H_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HCl$ Поскольку образуется осадок, данная реакция возможна. Эта реакция также является качественной для определения сульфат-ионов ($SO_4^{2-}$) в растворе.

4) Cu
Медь ($Cu$) — металл, который в электрохимическом ряду активности металлов стоит после водорода. Разбавленная серная кислота может реагировать только с металлами, стоящими в ряду активности до водорода. Медь не способна вытеснять водород из разбавленной серной кислоты, поэтому реакция не идет. (Важно отметить, что концентрированная серная кислота, являясь сильным окислителем, реагирует с медью, но по другому механизму и с образованием других продуктов). $H_2SO_4 (разб.) + Cu \rightarrow$ реакция не идет.

Таким образом, из предложенных вариантов разбавленная серная кислота реагирует только с хлоридом бария.

Ответ: 3) BaCl₂