Страница 91 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

3. Какая формула соответствует веществу с ионной связью?

1) $NH_3$

2) $NH_4Cl$

3) $NO_2$

4) $HNO_3$

Ионная связь — это химическая связь, возникающая в результате электростатического притяжения между противоположно заряженными ионами (катионами и анионами). Классически, ионная связь образуется между атомами металла и неметалла. Однако она также характерна для солей, где в качестве катиона выступает ион аммония ($NH_4^+$), а в качестве аниона — кислотный остаток.

Проанализируем типы связей в каждом из предложенных соединений:

1) NH₃
В молекуле аммиака ($NH_3$) все атомы являются неметаллами (азот и водород). Связи между ними образуются за счет обобществления электронных пар и являются ковалентными полярными.

2) NH₄Cl
Хлорид аммония ($NH_4Cl$) — это соль, которая состоит из катиона аммония ($NH_4^+$) и хлорид-аниона ($Cl^−$). Между этими ионами существует ионная связь. В то же время, внутри катиона аммония связи между атомом азота и атомами водорода являются ковалентными полярными. Следовательно, это вещество содержит ионную связь.

3) NO₂
В молекуле диоксида азота ($NO_2$) атомы неметаллов (азот и кислород) соединены ковалентными полярными связями.

4) HNO₃
В молекуле азотной кислоты ($HNO_3$) все связи между атомами неметаллов (водород, азот, кислород) являются ковалентными полярными.

Таким образом, единственным веществом из списка, в котором присутствует ионная связь, является хлорид аммония.

Ответ: 2

4. Верны ли следующие суждения об азоте?

А. Азот взаимодействует с кислородом при температуре электрической дуги.

Б. В промышленности азот получают перегонкой жидкого воздуха.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

Решение

Для того чтобы определить верный вариант ответа, необходимо проанализировать каждое из предложенных суждений.

А. Азот взаимодействует с кислородом при температуре электрической дуги.

Данное суждение является верным. Молекула азота ($N_2$) обладает высокой прочностью из-за тройной связи между атомами ($N \equiv N$). Для разрыва этой связи и вступления азота в химическую реакцию с кислородом требуются экстремальные условия. Одним из таких условий является очень высокая температура, которая достигается в электрической дуге (более 3000 °C) или во время грозового разряда. В этих условиях протекает обратимая эндотермическая реакция образования оксида азота(II):

$N_2 + O_2 \rightleftharpoons 2NO$

Следовательно, суждение А верно.

Б. В промышленности азот получают перегонкой жидкого воздуха.

Данное суждение также является верным. Атмосферный воздух является основным источником азота и состоит из него примерно на 78%. Основной промышленный метод получения чистого азота — это фракционная перегонка (ректификация) сжиженного воздуха. Этот процесс основан на различии в температурах кипения его основных компонентов. Температура кипения жидкого азота (-195,8 °C) ниже, чем у жидкого кислорода (-183,0 °C). Благодаря этому, при постепенном испарении жидкого воздуха азот испаряется первым и его отделяют от остальных газов.

Следовательно, суждение Б верно.

Так как оба суждения, А и Б, являются верными, следует выбрать вариант ответа, который подтверждает истинность обоих суждений.

Ответ: 3

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

1) $H_2O$, $H_3PO_4$

2) $KOH$, $O_2$

3) $H_2O$, $NaOH$

4) $O_2$, $Cu$

Для решения данной задачи необходимо проанализировать химические свойства аммиака ($NH_3$). Аммиак ($NH_3$) является соединением, которое проявляет как основные, так и восстановительные свойства. Как слабое основание, аммиак реагирует с водой и кислотами. Как восстановитель, в котором азот имеет низшую степень окисления -3, аммиак вступает в реакции с окислителями, такими как кислород.

Рассмотрим каждую предложенную пару веществ:

1) H₂O, H₃PO₄
Аммиак реагирует с водой ($H_2O$), образуя гидрат аммиака (гидроксид аммония). Это обратимая реакция, демонстрирующая основные свойства аммиака:
$NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4OH$
Аммиак, будучи основанием, вступает в реакцию нейтрализации с ортофосфорной кислотой ($H_3PO_4$). В зависимости от соотношения реагентов могут образовываться различные соли аммония:
$NH_3 + H_3PO_4 \rightarrow NH_4H_2PO_4$ (дигидрофосфат аммония)
Так как аммиак реагирует с обоими веществами, данный вариант является верным.

2) KOH, O₂
Аммиак не реагирует с гидроксидом калия ($KOH$), поскольку оба вещества являются основаниями. Реакция между двумя основаниями не происходит.
Аммиак реагирует с кислородом ($O_2$), так как является восстановителем. Реакция может протекать по-разному в зависимости от условий (с катализатором или без):
$4NH_3 + 3O_2 \xrightarrow{t} 2N_2 + 6H_2O$ (горение)
Поскольку аммиак не реагирует с $KOH$, этот вариант не подходит.

3) H₂O, NaOH
Аммиак реагирует с водой ($H_2O$), как указано в пункте 1.
Аммиак не реагирует с гидроксидом натрия ($NaOH$), так как оба вещества — основания.
Этот вариант не подходит.

4) O₂, Cu
Аммиак реагирует с кислородом ($O_2$), как указано в пункте 2.
Аммиак не реагирует с металлической медью ($Cu$). Медь — малоактивный металл, который не вступает в реакцию с аммиаком в обычных условиях. Стоит отметить, что аммиак может реагировать с оксидом меди(II) при нагревании, восстанавливая его до металлической меди, но не с самой медью.
Этот вариант не подходит.

Таким образом, единственная пара веществ, с каждым из которых реагирует аммиак, — это вода и ортофосфорная кислота.

Ответ: 1

6. Какое уравнение реакции отражает промышленный способ получения аммиака?

1) $NH_4Cl = NH_3\uparrow + HCl\uparrow$

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

3) $N_2 + 3H_2 = 2NH_3$

4) $Ca(OH)_2 + (NH_4)_2SO_4 = CaSO_4 + 2NH_3\uparrow + 2H_2O$

Промышленный способ получения аммиака — это процесс Габера-Боша, который заключается в прямом синтезе аммиака из азота и водорода. Рассмотрим предложенные варианты реакций:

1) $NH_4Cl \rightleftharpoons NH_3\uparrow + HCl\uparrow$

Это реакция термического разложения хлорида аммония. Она является обратимой и используется в лабораторных условиях, но не для промышленного производства из-за сложности разделения продуктов реакции, которые при охлаждении снова соединяются, образуя исходное вещество. Этот метод не является экономически целесообразным для производства в больших масштабах.

2) $NH_3 \cdot H_2O \rightleftharpoons NH_3\uparrow + H_2O$

Это уравнение описывает процесс выделения газообразного аммиака из его водного раствора (нашатырного спирта) при нагревании. Этот способ используется для получения чистого газообразного аммиака в лаборатории из уже имеющегося раствора, а не для его синтеза из исходных простых веществ.

3) $N_2 + 3H_2 \rightleftharpoons 2NH_3$

Это уравнение реакции прямого синтеза аммиака из азота ($N_2$) и водорода ($H_2$). Этот процесс, известный как процесс Габера-Боша, является основным промышленным методом получения аммиака во всем мире. Реакция проводится при высокой температуре (400-500 °C), высоком давлении (150-350 атмосфер) и в присутствии катализатора (обычно на основе железа). Исходные вещества — азот, получаемый из воздуха, и водород, получаемый в основном из природного газа, — являются дешевыми и доступными.

4) $Ca(OH)_2 + (NH_4)_2SO_4 = CaSO_4 + 2NH_3\uparrow + 2H_2O$

Это реакция обмена между солью аммония (сульфат аммония) и сильным основанием (гидроксид кальция). Этот метод является классическим лабораторным способом получения аммиака. Он не используется в промышленности из-за относительно высокой стоимости реагентов (по сравнению с азотом и водородом) и образования большого количества твердого побочного продукта (сульфата кальция), что делает процесс экономически невыгодным для крупнотоннажного производства.

Таким образом, единственное уравнение, отражающее промышленный способ получения аммиака, — это синтез из азота и водорода.

Ответ: 3

7. Отличить хлорид аммония от нитрата аммония можно с помощью реактива

1) $H_2SO_4$

2) $H_2O$

3) $Ca(OH)_2$

4) $AgNO_3$

Решение

Чтобы отличить хлорид аммония ($NH_4Cl$) от нитрата аммония ($NH_4NO_3$), необходимо найти реактив, который по-разному взаимодействует с этими солями, давая наблюдаемый эффект (осадок, газ, изменение цвета).

Оба вещества являются солями аммония, то есть содержат катион аммония ($NH_4^+$). Различие между ними заключается в анионах: хлорид-ион ($Cl^-$) и нитрат-ион ($NO_3^-$). Следовательно, для их распознавания следует использовать качественную реакцию на один из этих анионов.

Проанализируем предложенные варианты реактивов:

1) H₂SO₄
Серная кислота не даст видимой реакции ни с хлоридом аммония, ни с нитратом аммония в растворе.

2) H₂O
Обе соли хорошо растворимы в воде, поэтому вода не поможет их различить.

3) Ca(OH)₂
Гидроксид кальция — это щелочь. Все соли аммония реагируют со щелочами при нагревании с выделением газообразного аммиака ($NH_3$), который имеет характерный резкий запах. Поскольку обе соли будут реагировать одинаково, этот реактив не подходит для их различения.
$2NH_4Cl + Ca(OH)_2 \xrightarrow{t} CaCl_2 + 2NH_3\uparrow + 2H_2O$
$2NH_4NO_3 + Ca(OH)_2 \xrightarrow{t} Ca(NO_3)_2 + 2NH_3\uparrow + 2H_2O$

4) AgNO₃
Нитрат серебра является качественным реактивом на хлорид-ионы ($Cl^-$). При добавлении раствора нитрата серебра к раствору хлорида аммония образуется белый творожистый осадок хлорида серебра ($AgCl$).
$NH_4Cl + AgNO_3 \rightarrow AgCl\downarrow + NH_4NO_3$
В то же время, нитрат аммония с нитратом серебра не реагирует, так как в результате обмена не образуется ни осадка, ни газа, ни воды. Видимых изменений не произойдет.

Таким образом, с помощью нитрата серебра можно однозначно отличить хлорид аммония от нитрата аммония.

Ответ: 4) $AgNO_3$

8. Приборы, с помощью которых можно собрать аммиак, изображены на рисунках

1) а, б

2) б, в

3) а, в

4) в, г

а

б

в

г

лабораторную способ получения аммиака соот

ление реактив

$(NH_4)_2SO_4 + 2NaOH = Na_2SO_4 + 2NH_3\uparrow + 2H_2O$

$2N_2 + 3H_2 = 2NH_3$

$N_2 + 3H_2 = 2NH_3$

от осадок

$N_2 + H_2O = NH_3$

$NH_3 + H_2O$

$NH_3 = NH_3$

$H_2SO_4$

2) BaCl.

лаборатория

лаборатор

изменение окраски индикатора

Решение

Для правильного выбора способа собирания аммиака ($NH_3$) необходимо проанализировать его физические свойства, а именно плотность по отношению к воздуху и растворимость в воде.

1. Плотность аммиака относительно воздуха.

Молярная масса аммиака ($NH_3$) составляет $M(NH_3) = 14.007 + 3 \cdot 1.008 \approx 17 \text{ г/моль}$. Средняя молярная масса воздуха, состоящего в основном из азота ($N_2$, $M=28 \text{ г/моль}$) и кислорода ($O_2$, $M=32 \text{ г/моль}$), составляет примерно $29 \text{ г/моль}$.

Так как $M(NH_3) < M_{воздуха}$ ($17 < 29$), аммиак легче воздуха. Газы, которые легче воздуха, собирают методом вытеснения воздуха, располагая сосуд-приемник (пробирку) вверх дном. При этом газ будет заполнять сосуд сверху вниз, вытесняя более тяжелый воздух.

2. Растворимость аммиака в воде.

Аммиак обладает очень высокой растворимостью в воде (при 20°C в 1 объеме воды растворяется около 700 объемов аммиака). Поэтому собирать аммиак методом вытеснения воды нельзя, так как он будет растворяться в ней, а не накапливаться в сосуде.

Анализ предложенных на рисунках способов:

а) На этом рисунке показан способ собирания газа в пробирку, расположенную дном вниз. Этот метод (собирание вытеснением воздуха) используется для газов, которые тяжелее воздуха. Так как аммиак легче воздуха, этот способ не подходит.

б) Здесь газ собирают в перевернутую пробирку. Газоотводная трубка доходит до самого дна (которое теперь вверху). Этот метод (собирание вытеснением воздуха) используется для газов, которые легче воздуха. Этот способ подходит для собирания аммиака.

в) Этот рисунок также иллюстрирует способ собирания газа в перевернутый сосуд-приемник, что аналогично способу 'б'. Он предназначен для газов, которые легче воздуха, и, следовательно, подходит для аммиака.

г) На этом рисунке показан метод собирания газа путем вытеснения воды. Как было сказано выше, из-за высокой растворимости аммиака в воде, этот способ для его собирания не применяется.

Таким образом, для собирания аммиака подходят приборы, изображенные на рисунках 'б' и 'в'.

Ответ: 2