Страница 95 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

1. Все возможные положительные степени окисления азота в соединениях перечислены в ряду

1) -3, 0, +5

2) +1, +2, +3, +4, +5

3) 0, +2, +4

4) +1, +3, +5

Решение

Азот (N) — это химический элемент, расположенный в 15-й группе периодической таблицы. Его электронная конфигурация внешнего слоя — $2s^22p^3$, что означает наличие 5 валентных электронов. В химических соединениях азот может проявлять различные степени окисления от -3 до +5.

В задаче требуется указать все возможные положительные степени окисления азота. Положительные степени окисления азот проявляет в соединениях с более электроотрицательными элементами, главным образом с кислородом.

Приведем примеры соединений для каждой возможной положительной степени окисления азота:

Степень окисления +1: оксид азота(I), или закись азота ($N_2O$).
Степень окисления +2: оксид азота(II), или монооксид азота ($NO$).
Степень окисления +3: оксид азота(III) ($N_2O_3$) и азотистая кислота ($HNO_2$).
Степень окисления +4: оксид азота(IV), или диоксид азота ($NO_2$).
Степень окисления +5: оксид азота(V) ($N_2O_5$) и азотная кислота ($HNO_3$).

Таким образом, полный перечень положительных степеней окисления азота: +1, +2, +3, +4, +5.

Сравним этот перечень с предложенными вариантами ответа:

1) Ряд -3, 0, +5 является неверным, так как включает отрицательную и нулевую степени окисления и не содержит все возможные положительные степени окисления.
2) Ряд +1, +2, +3, +4, +5 полностью соответствует всем возможным положительным степеням окисления азота.
3) Ряд 0, +2, +4 является неверным, так как включает нулевую степень окисления и не является полным.
4) Ряд +1, +3, +5 является неверным, так как он неполный (отсутствуют степени окисления +2 и +4).

Следовательно, правильный ответ находится под номером 2.

Ответ: 2

2. Электроотрицательность азота

1) меньше, чем у кислорода, и больше, чем у фосфора

2) такая же, как у фосфора

3) больше, чем у углерода и кислорода

4) меньше, чем у мышьяка

Решение

Электроотрицательность — это мера способности атома в молекуле притягивать к себе электроны. Для определения правильного ответа необходимо знать общие закономерности изменения электроотрицательности элементов в Периодической системе Д.И. Менделеева:

• В периоде (горизонтальный ряд) с увеличением заряда ядра (слева направо) электроотрицательность возрастает.
• В группе (вертикальный столбец), в главных подгруппах, с увеличением радиуса атома (сверху вниз) электроотрицательность уменьшается.

Рассмотрим положение элементов, упомянутых в задании, в Периодической системе:

• Азот ($N$) - 2-й период, 15-я группа.
• Кислород ($O$) - 2-й период, 16-я группа.
• Фосфор ($P$) - 3-й период, 15-я группа.
• Углерод ($C$) - 2-й период, 14-я группа.
• Мышьяк ($As$) - 4-й период, 15-я группа.

Теперь проанализируем каждый из предложенных вариантов.

1) меньше, чем у кислорода, и больше, чем у фосфора

Сравнение азота ($N$) и кислорода ($O$): оба элемента находятся во 2-м периоде. Кислород расположен правее азота, следовательно, его электроотрицательность выше. Таким образом, утверждение "электроотрицательность азота меньше, чем у кислорода" является верным.

Сравнение азота ($N$) и фосфора ($P$): оба элемента находятся в 15-й группе. Азот расположен над фосфором, следовательно, его электроотрицательность выше. Таким образом, утверждение "электроотрицательность азота больше, чем у фосфора" также является верным.

Поскольку обе части этого варианта верны, он является правильным ответом.

2) такая же, как у фосфора

Азот ($N$) и фосфор ($P$) находятся в одной группе, но в разных периодах. Электроотрицательность уменьшается при движении по группе сверху вниз, поэтому электроотрицательность азота выше, чем у фосфора. Данное утверждение неверно.

3) больше, чем у углерода и кислорода

Сравнение с углеродом ($C$): азот ($N$) находится в том же периоде, что и углерод, но правее его. Значит, электроотрицательность азота больше, чем у углерода. Эта часть верна.

Сравнение с кислородом ($O$): азот ($N$) находится в том же периоде, что и кислород, но левее его. Значит, электроотрицательность азота меньше, чем у кислорода. Эта часть утверждения неверна. Следовательно, весь вариант является неверным.

4) меньше, чем у мышьяка

Азот ($N$) и мышьяк ($As$) находятся в одной группе. Азот расположен в периоде 2, а мышьяк — в периоде 4. Электроотрицательность по группе уменьшается сверху вниз, поэтому электроотрицательность азота значительно выше, чем у мышьяка. Данное утверждение неверно.

Ответ:

1) меньше, чем у кислорода, и больше, чем у фосфора

3. Какая формула соответствует веществу только с ковалентными связями?

1) $HNO_3$ 2) $NH_4Cl$ 3) $Na_3N$ 4) $NH_4NO_3$

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать типы химических связей в каждом из предложенных веществ. Ковалентная связь образуется между атомами неметаллов за счет обобществления электронных пар. Ионная связь возникает между ионами, как правило, образованными атомами металла и неметалла, или между сложными катионами (например, аммония $NH_4^+$) и анионами. Мы ищем вещество, в котором присутствуют только ковалентные связи.

1) $HNO_3$
Азотная кислота. В состав молекулы входят атомы водорода (H), азота (N) и кислорода (O). Все эти элементы являются неметаллами. Следовательно, все химические связи в молекуле $HNO_3$ (связи H–O и N–O) являются ковалентными полярными.
Ответ: В данном веществе присутствуют только ковалентные связи.

2) $NH_4Cl$
Хлорид аммония. Это соль, образованная катионом аммония ($NH_4^+$) и хлорид-анионом ($Cl^-$). Между катионом $NH_4^+$ и анионом $Cl^-$ существует ионная связь. Внутри самого катиона аммония $NH_4^+$ связи между атомом азота (N) и атомами водорода (H) являются ковалентными полярными (в том числе одна, образованная по донорно-акцепторному механизму).
Ответ: В данном веществе присутствуют как ионные, так и ковалентные связи.

3) $Na_3N$
Нитрид натрия. Это вещество образовано атомами металла (натрий, Na) и неметалла (азот, N). Связь между металлом и неметаллом является ионной. Вещество состоит из ионов натрия ($Na^+$) и нитрид-иона ($N^{3-}$).
Ответ: В данном веществе присутствуют только ионные связи.

4) $NH_4NO_3$
Нитрат аммония. Это соль, образованная катионом аммония ($NH_4^+$) и нитрат-анионом ($NO_3^-$). Между этими двумя сложными ионами связь является ионной. Внутри катиона аммония ($NH_4^+$) связи N–H являются ковалентными. Внутри нитрат-аниона ($NO_3^-$) связи N–O также являются ковалентными.
Ответ: В данном веществе присутствуют как ионные, так и ковалентные связи.

Таким образом, единственным веществом из предложенного списка, в котором все химические связи являются ковалентными, является азотная кислота ($HNO_3$).

Ответ: 1

4. Верны ли следующие суждения об азоте?

А. Азот — химически инертное вещество.

Б. Азот входит в состав молекул белков.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба суждения верны

4) оба суждения неверны

А. Азот — химически инертное вещество.

Данное суждение является верным. Молекулярный азот ($N_2$) представляет собой двухатомную молекулу, в которой атомы связаны чрезвычайно прочной тройной ковалентной связью ($N \equiv N$). Энергия разрыва этой связи очень велика (945 кДж/моль), что делает молекулу азота малоактивной при обычных условиях. Из-за этой высокой стабильности азот называют химически инертным газом. Он вступает в реакции только при жестких условиях (высокая температура, высокое давление, наличие катализаторов), например, в процессе синтеза аммиака.
Ответ: суждение А верно.

Б. Азот входит в состав молекул белков.

Данное суждение также является верным. Белки — это сложные органические соединения, биополимеры, состоящие из мономеров — аминокислот. В состав каждой аминокислоты обязательно входит аминогруппа ($-NH_2$), содержащая атом азота, и карбоксильная группа ($-COOH$). Так как все белки построены из аминокислот, азот является обязательным химическим элементом в их составе. Азот также является ключевым компонентом нуклеиновых кислот (ДНК и РНК).
Ответ: суждение Б верно.

Поскольку оба суждения, А и Б, верны, правильный вариант ответа — 3.
Ответ: 3

5. Аммиак не взаимодействует

1) с кислородом

2) с кислотами

3) со щелочами

4) с водой

Для того чтобы ответить на вопрос, необходимо проанализировать химические свойства аммиака ($NH_3$) и его способность реагировать с веществами из каждого пункта.

1) с кислородом

Аммиак взаимодействует с кислородом. Это окислительно-восстановительная реакция, которая в зависимости от условий протекает по-разному. Без катализатора аммиак горит с образованием азота и воды:

$4NH_3 + 3O_2 \rightarrow 2N_2 + 6H_2O$

В присутствии катализатора (например, платины) происходит окисление до оксида азота(II), что является важной промышленной реакцией:

$4NH_3 + 5O_2 \xrightarrow{Pt, t^{\circ}} 4NO + 6H_2O$

Следовательно, утверждение, что аммиак не взаимодействует с кислородом, неверно.

2) с кислотами

Аммиак проявляет свойства слабого основания благодаря наличию неподеленной электронной пары у атома азота. Он активно вступает в реакцию нейтрализации с кислотами, образуя соли аммония. Например, с соляной кислотой:

$NH_3 + HCl \rightarrow NH_4Cl$

Следовательно, утверждение, что аммиак не взаимодействует с кислотами, неверно.

3) со щелочами

Щелочи (например, $NaOH$, $KOH$) — это сильные основания. Аммиак также является основанием, хотя и значительно более слабым. Два вещества, проявляющие однотипные (основные) свойства, как правило, не вступают в химическое взаимодействие друг с другом. Реакция между двумя основаниями не происходит.

Следовательно, утверждение, что аммиак не взаимодействует со щелочами, является верным.

4) с водой

Аммиак хорошо растворяется в воде и обратимо реагирует с ней. В этой реакции аммиак выступает как основание, принимая протон от молекулы воды и образуя ионы аммония и гидроксид-ионы:

$NH_3 + H_2O \rightleftharpoons NH_4^+ + OH^-$

Образование ионов $OH^-$ обуславливает слабощелочную среду раствора. Следовательно, утверждение, что аммиак не взаимодействует с водой, неверно.

Из анализа всех вариантов следует, что аммиак не взаимодействует со щелочами.

Ответ: 3

6. Какое уравнение реакции отражает промышленный способ получения аммиака?

1) $(NH_{4})_{2}SO_{4} + 2NaOH = Na_{2}SO_{4} + 2NH_{3}\uparrow + 2H_{2}O$

2) $NH_{3} \cdot H_{2}O = NH_{3}\uparrow + H_{2}O$

3) $N_{2} + 3H_{2} = 2NH_{3}$

4) $NH_{4}Cl = NH_{3}\uparrow + HCl\uparrow$

Решение

Чтобы определить, какое уравнение отражает промышленный способ получения аммиака, необходимо рассмотреть каждый из предложенных вариантов.

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

Это лабораторный способ получения аммиака. Он основан на реакции соли аммония с сильной щелочью при нагревании. В промышленных масштабах этот метод не применяется из-за экономической нецелесообразности (высокая стоимость щелочи).

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

Это уравнение показывает не синтез аммиака, а его выделение из водного раствора (гидрата аммиака) при нагревании. Это физический процесс, а не химический синтез из исходных компонентов.

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

Это уравнение описывает процесс Габера-Боша — прямой синтез аммиака из азота и водорода. Это основной мировой промышленный способ получения аммиака. Процесс является каталитическим, обратимым и проводится при высоких давлении (15-35 МПа) и температуре (400-500 °C) для достижения оптимального выхода продукта.

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

Это реакция термического разложения (диссоциации) хлорида аммония. Она обратима и не используется для промышленного производства аммиака.

Таким образом, промышленный синтез аммиака отражает уравнение под номером 3.

Ответ: 3