Страница 84 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

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

1) серы

2) кальция

3) аргона

4) углерода

Дано:
Распределение электронов по энергетическим уровням: 2e, 8e, 8e, 2e.

Найти:
Химический элемент, атому которого соответствует данное распределение электронов.

Решение:

Для определения химического элемента необходимо найти его порядковый номер в Периодической системе химических элементов Д.И. Менделеева. Порядковый номер элемента ($Z$) равен числу протонов в ядре атома. В нейтральном (неионизированном) атоме число электронов равно числу протонов.

Заданное распределение электронов по энергетическим уровням показывает, сколько электронов находится на каждой электронной оболочке. Чтобы найти общее число электронов в атоме, нужно сложить количество электронов на всех уровнях:
Общее число электронов = $2 + 8 + 8 + 2 = 20$.

Следовательно, порядковый номер искомого элемента $Z = 20$.

Теперь найдем в Периодической таблице элемент с порядковым номером 20 и сравним с предложенными вариантами:
1) Сера (S) — химический элемент с порядковым номером $Z = 16$. Электронная конфигурация: 2, 8, 6.
2) Кальций (Ca) — химический элемент с порядковым номером $Z = 20$. Электронная конфигурация: 2, 8, 8, 2.
3) Аргон (Ar) — химический элемент с порядковым номером $Z = 18$. Электронная конфигурация: 2, 8, 8.
4) Углерод (C) — химический элемент с порядковым номером $Z = 6$. Электронная конфигурация: 2, 4.

Из сравнения видно, что заданное распределение электронов полностью соответствует атому кальция.

Ответ: 2) кальция.

2. В ряду химических элементов Se – S – O

1) уменьшается число электронов на внешнем слое

2) увеличивается электроотрицательность

3) увеличиваются радиусы атомов

4) ослабевают неметаллические свойства

Решение

Рассмотрим ряд химических элементов Se – S – O. Все эти элементы — селен (Se), сера (S) и кислород (O) — являются халькогенами и находятся в 16-й группе (главной подгруппе VI группы) Периодической системы химических элементов. В таблице Менделеева они расположены друг под другом: кислород во 2-м периоде, сера в 3-м, а селен в 4-м. Таким образом, ряд Se – S – O соответствует движению по группе снизу вверх. Проанализируем изменение свойств элементов в этом направлении для каждого из предложенных утверждений.

1) уменьшается число электронов на внешнем слое
Номер группы для элементов главных подгрупп (А-групп) соответствует числу электронов на их внешнем энергетическом уровне (валентных электронов). Поскольку Se, S и O находятся в одной и той же (16-й) группе, у них одинаковое число валентных электронов — 6. Это число в данном ряду не изменяется.
Ответ: Неверно.

2) увеличивается электроотрицательность
Электроотрицательность — это фундаментальное химическое свойство, характеризующее способность атома в молекуле притягивать к себе электроны. В группах Периодической системы электроотрицательность возрастает при движении снизу вверх. Это связано с тем, что уменьшается радиус атома, и валентные электроны располагаются ближе к положительно заряженному ядру, испытывая более сильное притяжение. Поскольку ряд Se – S – O представляет собой движение вверх по группе, электроотрицательность в этом ряду закономерно увеличивается. Значения электроотрицательности по шкале Полинга подтверждают эту тенденцию: $ЭО(Se) \approx 2.55$, $ЭО(S) \approx 2.58$, $ЭО(O) \approx 3.44$.
Ответ: Верно.

3) увеличиваются радиусы атомов
Атомный радиус определяется числом электронных слоев (энергетических уровней). При движении по группе снизу вверх число энергетических уровней уменьшается: у селена (4-й период) — 4 слоя, у серы (3-й период) — 3 слоя, у кислорода (2-й период) — 2 слоя. Следовательно, атомные радиусы в ряду Se – S – O уменьшаются, а не увеличиваются.
Ответ: Неверно.

4) ослабевают неметаллические свойства
Неметаллические свойства, то есть способность атома принимать электроны и проявлять окислительные свойства, тесно связаны с электроотрицательностью. Они усиливаются в том же направлении, что и электроотрицательность — вверх по группе и вправо по периоду. В ряду Se – S – O происходит движение вверх по группе, поэтому неметаллические свойства усиливаются. Кислород является одним из самых активных неметаллов, его неметаллические свойства выражены значительно сильнее, чем у серы и селена.
Ответ: Неверно.

3. В отличие от пластической серы кристаллическая сера

1) растворима в воде

2) легкоплавкая

3) состоит из циклических молекул, включающих восемь атомов

4) проводит электрический ток

Для ответа на этот вопрос необходимо сравнить свойства двух аллотропных модификаций серы: кристаллической (например, ромбической) и пластической (аморфной).

1) растворима в воде
Ни кристаллическая, ни пластическая сера не растворяются в воде. Сера — неполярное вещество, а вода — полярный растворитель. Сера растворяется в неполярных растворителях, таких как сероуглерод ($CS_2$) или бензол. Таким образом, это утверждение неверно.

2) легкоплавкая
Кристаллическая сера имеет относительно низкую и чёткую температуру плавления (ромбическая — 115,2 °C, моноклинная — 119,3 °C). Пластическая сера, как аморфное вещество, не имеет определённой температуры плавления, она размягчается в широком диапазоне температур. Хотя можно сказать, что обе формы переходят в жидкое состояние при невысоких температурах, наличие чёткой точки плавления — это свойство кристаллического вещества. Однако ключевое структурное отличие является более фундаментальным.

3) состоит из циклических молекул, включающих восемь атомов
Это утверждение является верным и ключевым отличием. Кристаллическая сера (как ромбическая, так и моноклинная) состоит из отдельных циклических молекул $S_8$, которые имеют форму короны. Пластическая сера, напротив, образуется при резком охлаждении расплавленной серы и состоит из длинных полимерных цепей атомов серы $(S)_n$. Со временем пластическая сера самопроизвольно переходит в более стабильную кристаллическую форму, состоящую из молекул $S_8$.

4) проводит электрический ток
Сера является диэлектриком (изолятором). Ни одна из её аллотропных модификаций не проводит электрический ток. Это утверждение неверно.

Следовательно, основное различие между кристаллической и пластической серой заключается в их молекулярном строении.

Ответ: 3

4. Степень окисления $-2$ сера проявляет в каждом из двух соединений, формулы которых

1) $\text{Na}_2\text{SO}_3$ и $\text{SO}_2$

2) $\text{Na}_2\text{S}$ и $\text{K}_2\text{SO}_3$

3) $\text{H}_2\text{S}$ и $\text{Al}_2\text{S}_3$

4) $\text{SO}_2$ и $\text{H}_2\text{S}$

Решение

Для решения этой задачи необходимо определить степень окисления серы в каждом из предложенных соединений. Степень окисления — это условный заряд атома в молекуле, вычисленный в предположении, что все химические связи в соединении являются ионными. Сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле всегда равна нулю.

Рассмотрим каждую пару соединений:

1) $Na_2SO_3$ и $SO_2$

В сульфите натрия $Na_2SO_3$: степень окисления натрия (щелочной металл) равна $+1$, а кислорода (в большинстве оксидов и солей кислородсодержащих кислот) равна $-2$. Обозначим степень окисления серы как $x$. Составим уравнение, исходя из электронейтральности молекулы: $2 \cdot (+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$ $2 + x - 6 = 0$ $x = +4$

В оксиде серы(IV) $SO_2$: степень окисления кислорода равна $-2$. Обозначим степень окисления серы как $y$. $y + 2 \cdot (-2) = 0$ $y - 4 = 0$ $y = +4$

В обоих соединениях степень окисления серы равна $+4$. Этот вариант не подходит.

2) $Na_2S$ и $K_2SO_3$

В сульфиде натрия $Na_2S$: степень окисления натрия равна $+1$. Обозначим степень окисления серы как $x$. $2 \cdot (+1) + x = 0$ $x = -2$

В сульфите калия $K_2SO_3$: степень окисления калия равна $+1$, кислорода $-2$. Обозначим степень окисления серы как $y$. $2 \cdot (+1) + y + 3 \cdot (-2) = 0$ $2 + y - 6 = 0$ $y = +4$

Степени окисления серы в этих соединениях ($-2$ и $+4$) не совпадают с требуемой. Этот вариант не подходит.

3) $H_2S$ и $Al_2S_3$

В сероводороде $H_2S$: степень окисления водорода равна $+1$. Обозначим степень окисления серы как $x$. $2 \cdot (+1) + x = 0$ $x = -2$

В сульфиде алюминия $Al_2S_3$: степень окисления алюминия равна $+3$. Обозначим степень окисления серы как $y$. $2 \cdot (+3) + 3 \cdot y = 0$ $6 + 3y = 0$ $3y = -6$ $y = -2$

В обоих соединениях степень окисления серы равна $-2$. Этот вариант является правильным.

4) $SO_2$ и $H_2S$

В $SO_2$: как было определено в пункте 1, степень окисления серы равна $+4$.

В $H_2S$: как было определено в пункте 3, степень окисления серы равна $-2$.

Степени окисления серы в этих соединениях ($+4$ и $-2$) не совпадают. Этот вариант не подходит.

Ответ: 3

5. Не реагирует с серой

1) алюминий

2) водород

3) хлороводород

4) хлор

Для того чтобы определить, какое из предложенных веществ не реагирует с серой, проанализируем возможные химические взаимодействия для каждого варианта.

1) алюминий

Алюминий ($Al$) является активным металлом и при нагревании энергично реагирует с серой ($S$), образуя сульфид алюминия.
Уравнение реакции: $2Al + 3S \xrightarrow{t} Al_2S_3$.
Таким образом, алюминий реагирует с серой.

2) водород

Водород ($H_2$) реагирует с расплавленной серой при температуре 150–200 °C, образуя сероводород ($H_2S$). Реакция является обратимой.
Уравнение реакции: $H_2 + S \leftrightarrow H_2S$.
Таким образом, водород реагирует с серой.

3) хлороводород

Хлороводород ($HCl$) не вступает в реакцию с серой. Сера, как простое вещество, не способна вытеснить ни водород, ни хлор из молекулы хлороводорода. Для реакции нет подходящих условий окисления-восстановления или обмена.
Таким образом, хлороводород не реагирует с серой.

4) хлор

Хлор ($Cl_2$) — сильный окислитель, который активно реагирует со многими неметаллами, включая серу. В зависимости от условий и соотношения реагентов могут образовываться разные хлориды серы.
Примеры реакций:
$2S + Cl_2 \rightarrow S_2Cl_2$ (дихлорид дисеры)
$S + Cl_2 \rightarrow SCl_2$ (дихлорид серы)
Таким образом, хлор реагирует с серой.

Из анализа следует, что единственным веществом, которое не вступает в реакцию с серой, является хлороводород.

Ответ: 3) хлороводород.

6. Верны ли следующие суждения о свойствах сероводорода?

А. Сероводород — ядовитый газ.

Б. В окислительно-восстановительных реакциях сероводород проявляет только восстановительные свойства.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

Решение:

Для выбора правильного варианта ответа необходимо проанализировать истинность каждого из предложенных суждений.

А. Сероводород — ядовитый газ.

Данное утверждение является верным. Сероводород ($H_2S$) — это газ с резким запахом тухлых яиц, который чрезвычайно токсичен для человека и животных. Он действует на центральную нервную систему и может вызвать паралич дыхания даже при невысоких концентрациях.

Б. В окислительно-восстановительных реакциях сероводород проявляет только восстановительные свойства.

Это утверждение также верно. В молекуле сероводорода ($H_2S$) атом серы имеет степень окисления $-2$. Это низшая возможная степень окисления для серы. В ходе окислительно-восстановительных реакций вещество, содержащее элемент в низшей степени окисления, может только отдавать электроны, повышая свою степень окисления. Вещества, отдающие электроны, являются восстановителями. Следовательно, сероводород может проявлять исключительно восстановительные свойства. Например, в реакции с кислородом сера может окислиться до степени окисления $0$ или $+4$:

$2H_2S^{-2} + O_2 \rightarrow 2S^0 + 2H_2O$ (недостаток кислорода)

$2H_2S^{-2} + 3O_2 \rightarrow 2S^{+4}O_2 + 2H_2O$ (избыток кислорода)

Поскольку оба суждения (А и Б) являются верными, правильный вариант ответа — 3.

Ответ: 3

7. Какая формула соответствует сильной гигроскопичной кислоте?

1) $H_2SO_3$

2) $H_2SO_4$

3) $HNO_3$

4) $H_2S$

Решение

Для ответа на вопрос необходимо проанализировать свойства каждой из предложенных кислот, а именно их силу и гигроскопичность (способность поглощать влагу из окружающей среды).

1) $H_2SO_3$

Сернистая кислота является слабой и неустойчивой кислотой. Она существует только в водных растворах и не обладает выраженными гигроскопическими свойствами. Таким образом, этот вариант не подходит.

2) $H_2SO_4$

Серная кислота — это сильная двухосновная кислота. Концентрированная серная кислота известна своими мощными водоотнимающими свойствами, то есть она очень гигроскопична. Она активно поглощает пары воды из воздуха, из-за чего используется как осушитель. Этот вариант полностью соответствует условию задачи.

3) $HNO_3$

Азотная кислота также является сильной кислотой. Концентрированная азотная кислота обладает гигроскопическими свойствами, но они выражены значительно слабее, чем у концентрированной серной кислоты.

4) $H_2S$

Сероводородная кислота — это очень слабая кислота. В нормальных условиях представляет собой газ, а её водный раствор не является гигроскопичным. Этот вариант не подходит.

Сравнивая все предложенные варианты, можно заключить, что формула $H_2SO_4$ соответствует сильной и в то же время высоко гигроскопичной кислоте.

Ответ: 2) $H_2SO_4$