Страница 89 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

5. Аммиак может взаимодействовать с каждым из двух веществ,
формулы которых

1) $H_2SO_4$, $NaOH$

2) $HCl$, $O_2$

3) $H_2O$, $NaCl$

4) $O_2$, $Fe$

Для решения данной задачи необходимо рассмотреть химические свойства аммиака ($NH_3$) и его способность вступать в реакцию с каждым веществом из предложенных пар. Аммиак проявляет основные свойства (взаимодействует с кислотами) и восстановительные свойства (азот в степени окисления -3 может окисляться).

1) H₂SO₄, NaOH

Аммиак вступает в реакцию с серной кислотой ($H_2SO_4$), так как является основанием, а серная кислота — сильной кислотой. Это реакция нейтрализации:
$2NH_3 + H_2SO_4 \rightarrow (NH_4)_2SO_4$
С гидроксидом натрия ($NaOH$) аммиак не реагирует, так как оба вещества являются основаниями. Таким образом, эта пара не подходит.

2) HCl, O₂

Аммиак реагирует с соляной кислотой ($HCl$) как основание с кислотой, образуя соль хлорид аммония:
$NH_3 + HCl \rightarrow NH_4Cl$
Аммиак реагирует с кислородом ($O_2$) в окислительно-восстановительной реакции. Аммиак является восстановителем, а кислород — окислителем. Реакция может протекать по-разному в зависимости от условий:
При горении на воздухе: $4NH_3 + 3O_2 \xrightarrow{t} 2N_2 + 6H_2O$
При каталитическом окислении: $4NH_3 + 5O_2 \xrightarrow{Pt, t} 4NO + 6H_2O$
Поскольку аммиак реагирует с обоими веществами, эта пара является правильным ответом.

3) H₂O, NaCl

Аммиак обратимо реагирует с водой ($H_2O$), образуя слабое основание — гидрат аммиака (нашатырный спирт):
$NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4OH$
С хлоридом натрия ($NaCl$), солью сильного основания и сильной кислоты, аммиак в обычных условиях не взаимодействует. Эта пара не подходит.

4) O₂, Fe

Аммиак, как показано выше, реагирует с кислородом ($O_2$).
С железом ($Fe$) аммиак в обычных условиях не реагирует. Железо может служить катализатором для разложения аммиака при высокой температуре, но это не является реакцией взаимодействия между ними. Эта пара не подходит.

Ответ: 2

6. Лабораторному способу получения аммиака соответствует уравнение реакции

1) $NH_3 \cdot H_2O = NH_3\uparrow + H_2O$

2) $3H_2 + N_2 = 2NH_3$

3) $NaOH + NH_4Cl = NH_3\uparrow + H_2O + NaCl$

4) $NH_4Cl \stackrel{t}{=} NH_3\uparrow + HCl$

Решение

Для определения лабораторного способа получения аммиака необходимо проанализировать каждое из предложенных уравнений реакции.

1) $NH_3 \cdot H_2O = NH_3 \uparrow + H_2O$

Это уравнение показывает обратимый процесс разложения гидрата аммиака (водного раствора аммиака, известного как нашатырный спирт) при нагревании. Хотя этот процесс и приводит к выделению газообразного аммиака, он не является методом синтеза аммиака из исходных реагентов. Это скорее способ извлечения аммиака из его раствора.

2) $3H_2 + N_2 = 2NH_3$

Это реакция прямого синтеза аммиака из азота и водорода, известная как процесс Габера-Боша. Данный процесс является промышленным способом получения аммиака, так как для его проведения требуются специфические и труднодостижимые в лаборатории условия: очень высокое давление (сотни атмосфер), высокая температура (400–500 °C) и наличие катализатора. Следовательно, это не лабораторный метод.

3) $NaOH + NH_4Cl = NH_3 \uparrow + H_2O + NaCl$

В этой реакции сильное основание (гидроксид натрия $NaOH$) взаимодействует с солью аммония (хлоридом аммония $NH_4Cl$). В результате реакции ионного обмена более слабое и летучее основание (аммиак) вытесняется из своей соли. Реакция легко протекает при небольшом нагревании и является стандартным, классическим лабораторным способом получения аммиака. Часто вместо гидроксида натрия используют более дешевый гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$): $2NH_4Cl + Ca(OH)_2 \xrightarrow{t} 2NH_3 \uparrow + CaCl_2 + 2H_2O$.

4) $NH_4Cl \xrightarrow{t} NH_3 \uparrow + HCl$

Это уравнение описывает термическое разложение хлорида аммония. Данная реакция обратима: при нагревании твердое вещество разлагается на газообразные аммиак ($NH_3$) и хлороводород ($HCl$), которые при охлаждении снова соединяются, образуя исходный хлорид аммония. Из-за этой обратимости и того, что продукты (основание и кислота) немедленно реагируют друг с другом, этот метод не используется для получения аммиака в лаборатории.

Таким образом, единственным уравнением, которое описывает общепринятый лабораторный способ получения аммиака, является реакция между солью аммония и щелочью.

Ответ: 3

7. Отличить хлорид аммония от хлорида натрия можно с помощью реактива

1) $H_2SO_4$

2) $H_2O$

3) $Ca(OH)_2$

4) $AgNO_3$

Чтобы различить хлорид аммония ($NH_4Cl$) и хлорид натрия ($NaCl$), нужно использовать реагент, который вступает в реакцию только с одним из этих веществ, либо реакции с обоими веществами имеют разные и легко наблюдаемые признаки (выделение газа, выпадение осадка и т.д.).

1) H₂SO₄

Серная кислота ($H_2SO_4$) будет реагировать с обоими хлоридами, так как является более сильной и менее летучей кислотой, чем соляная. В результате реакций обмена (особенно при нагревании с концентрированной кислотой) в обоих случаях будет выделяться газообразный хлороводород ($HCl$). Визуально различить пробирки не получится, так как признак реакции (выделение газа) будет одинаковым.

2) H₂O

Обе соли, хлорид аммония и хлорид натрия, являются белыми кристаллическими веществами, хорошо растворимыми в воде ($H_2O$). При растворении образуются бесцветные растворы. Хотя раствор $NH_4Cl$ имеет слабокислую среду из-за гидролиза, а раствор $NaCl$ — нейтральную, без специальных приборов (pH-метр) или индикаторов это различие незаметно. Следовательно, вода не подходит для их различения.

3) Ca(OH)₂

Гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$) — это щелочь. Щелочи являются качественным реактивом на ион аммония ($NH_4^+$). При взаимодействии хлорида аммония с гидроксидом кальция (особенно при нагревании) выделяется аммиак — газ с характерным резким запахом:

$2NH_4Cl + Ca(OH)_2 \xrightarrow{t} CaCl_2 + 2NH_3\uparrow + 2H_2O$

Хлорид натрия ($NaCl$) — это соль, образованная сильным основанием ($NaOH$) и сильной кислотой ($HCl$), поэтому он не реагирует с другой щелочью, такой как $Ca(OH)_2$.

Таким образом, по выделению газа с резким запахом можно однозначно определить пробирку с хлоридом аммония. Этот вариант является правильным.

4) AgNO₃

Нитрат серебра ($AgNO_3$) — это качественный реактив на хлорид-ион ($Cl^-$). Поскольку оба вещества содержат хлорид-ионы, в обеих пробирках при добавлении раствора нитрата серебра будет наблюдаться одинаковая реакция — выпадение белого творожистого осадка хлорида серебра ($AgCl$):

$NH_4Cl + AgNO_3 \rightarrow AgCl\downarrow + NH_4NO_3$

$NaCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl\downarrow + NaNO_3$

Так как результат в обоих случаях идентичен, этот реагент не позволяет различить данные соли.

Ответ: 3

8. Аммиак распознают

1) по характерному запаху

2) по изменению окраски индикаторной бумаги

3) по появлению дыма при контакте с соляной кислотой, нанесённой на стеклянную палочку

4) всеми вышеуказанными способами

Решение

Для того чтобы определить, как можно распознать аммиак, необходимо последовательно рассмотреть каждый из предложенных вариантов.

1) по характерному запаху
Аммиак ($NH_3$) — это бесцветный газ с резким, очень узнаваемым запахом (нашатырный спирт). Этот способ является одним из основных и самых простых для качественного определения аммиака, хотя и требует осторожности. Таким образом, данный пункт является верным.

2) по изменению окраски индикаторной бумаги
Аммиак, растворяясь в воде (например, во влаге на поверхности индикаторной бумаги), образует слабое основание — гидроксид аммония, который диссоциирует с образованием гидроксид-ионов:
$NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4OH \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$
Образовавшаяся щелочная среда вызывает изменение цвета кислотно-основных индикаторов. Например, влажная красная лакмусовая бумага синеет, а бумага, пропитанная фенолфталеином, приобретает малиновую окраску. Этот метод является классическим химическим способом обнаружения аммиака. Следовательно, этот пункт также верен.

3) по появлению дыма при контакте с соляной кислотой, нанесённой на стеклянную палочку
Данный способ представляет собой качественную реакцию на аммиак. Газообразный аммиак ($NH_3$) реагирует с газообразным хлороводородом ($HCl$), который испаряется с поверхности концентрированной соляной кислоты. В результате реакции образуются мельчайшие кристаллы хлорида аммония ($NH_4Cl$), которые визуально воспринимаются как густой белый дым.
Уравнение химической реакции:
$NH_3(\text{г}) + HCl(\text{г}) \rightarrow NH_4Cl(\text{тв})$
Этот метод также является верным для распознавания аммиака.

Поскольку все три перечисленных способа — по запаху, по изменению цвета индикаторной бумаги и по реакции с соляной кислотой — являются правильными и применяются для распознавания аммиака, то наиболее полным и верным ответом является вариант, объединяющий их все.

Ответ: 4

9. К окислительно-восстановительным не относят реакцию, уравнение которой

1) $3Ca + N_2 = Ca_3N_2$

2) $3H_2 + N_2 = 2NH_3$

3) $Ca(OH)_2 + 2NH_4Cl = 2NH_3 \uparrow + 2H_2O + CaCl_2$

4) $NH_4NO_2 = N_2 \uparrow + 2H_2O$

Решение

Окислительно-восстановительные реакции (ОВР) — это реакции, в ходе которых происходит изменение степеней окисления атомов химических элементов. Чтобы найти реакцию, не относящуюся к ОВР, необходимо проверить, изменяются ли степени окисления элементов в каждом из предложенных уравнений.

1) $3\overset{0}{Ca} + \overset{0}{N_2} = \overset{+2}{Ca_3}\overset{-3}{N_2}$

В этой реакции степень окисления кальция ($Ca$) изменяется с $0$ до $+2$, а степень окисления азота ($N$) — с $0$ до $-3$. Так как степени окисления изменяются, это окислительно-восстановительная реакция.

2) $3\overset{0}{H_2} + \overset{0}{N_2} = 2\overset{-3}{N}\overset{+1}{H_3}$

Здесь степень окисления водорода ($H$) изменяется с $0$ до $+1$, а степень окисления азота ($N$) — с $0$ до $-3$. Это окислительно-восстановительная реакция.

3) $\overset{+2}{Ca}(\overset{-2}{O}\overset{+1}{H})_2 + 2\overset{-3}{N}\overset{+1}{H_4}\overset{-1}{Cl} = 2\overset{-3}{N}\overset{+1}{H_3}\uparrow + 2\overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O} + \overset{+2}{Ca}\overset{-1}{Cl_2}$

Проверим степени окисления всех элементов: $Ca$: $+2 \rightarrow +2$ (не изменилась); $O$: $-2 \rightarrow -2$ (не изменилась); $H$: $+1 \rightarrow +1$ (не изменилась); $N$: $-3 \rightarrow -3$ (не изменилась); $Cl$: $-1 \rightarrow -1$ (не изменилась). Поскольку ни один элемент не изменил свою степень окисления, данная реакция не является окислительно-восстановительной. Это реакция ионного обмена.

4) $\overset{-3}{N}\overset{+1}{H_4}\overset{+3}{N}\overset{-2}{O_2} = \overset{0}{N_2}\uparrow + 2\overset{+1}{H_2}\overset{-2}{O}$

В этом уравнении в исходном веществе ($NH_4NO_2$) азот имеет две степени окисления: $-3$ (в ионе $NH_4^+$) и $+3$ (в ионе $NO_2^-$). В продукте реакции образуется простое вещество азот ($N_2$) со степенью окисления $0$. Таким образом, степень окисления азота изменяется (азот из $NH_4^+$ окисляется, а азот из $NO_2^-$ восстанавливается). Это окислительно-восстановительная реакция (реакция внутримолекулярного окисления-восстановления).

Вывод: реакция, не относящаяся к окислительно-восстановительным, приведена под номером 3.

3

10. Формулы несолеобразующих оксидов азота указаны в ряду

1) $NO$, $N_2O$

2) $NO_2$, $NO$

3) $N_2O$, $N_2O_5$

4) $NO$, $N_2O_3$

Решение

Для ответа на этот вопрос необходимо классифицировать оксиды азота, представленные в вариантах, на солеобразующие и несолеобразующие. Несолеобразующие (или безразличные) оксиды — это оксиды, которые не взаимодействуют ни с кислотами, ни со щелочами с образованием солей. Как правило, это оксиды неметаллов в низких степенях окисления.

Рассмотрим все оксиды азота, упомянутые в задании:

• $N_2O$ (оксид азота(I), или закись азота) — несолеобразующий оксид. Степень окисления азота +1.
• $NO$ (оксид азота(II), или монооксид азота) — несолеобразующий оксид. Степень окисления азота +2.
• $NO_2$ (оксид азота(IV), или диоксид азота) — кислотный (солеобразующий) оксид. Степень окисления азота +4. При реакции с водой образует две кислоты: азотную ($HNO_3$) и азотистую ($HNO_2$).
• $N_2O_3$ (оксид азота(III)) — кислотный (солеобразующий) оксид. Степень окисления азота +3. Ему соответствует азотистая кислота ($HNO_2$).
• $N_2O_5$ (оксид азота(V)) — кислотный (солеобразующий) оксид. Степень окисления азота +5. Ему соответствует азотная кислота ($HNO_3$).

Теперь проанализируем каждый предложенный ряд:

1) $NO, N_2O$
В этом ряду оба оксида, $NO$ (оксид азота(II)) и $N_2O$ (оксид азота(I)), являются несолеобразующими. Этот вариант является правильным.

2) $NO_2, NO$
В этом ряду оксид $NO_2$ является солеобразующим (кислотным), поэтому данный ряд не подходит.

3) $N_2O, N_2O_5$
В этом ряду оксид $N_2O_5$ является солеобразующим (кислотным), поэтому данный ряд не подходит.

4) $NO, N_2O_3$
В этом ряду оксид $N_2O_3$ является солеобразующим (кислотным), поэтому данный ряд не подходит.

Таким образом, единственным рядом, в котором указаны формулы только несолеобразующих оксидов азота, является ряд под номером 1.

Ответ: 1