Страница 114 - гдз по химии 9 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

Часть II

1. По плотности металлы делят на:

a) ($\rho < 5 \text{ г}/\text{см}^3$), самый лёгкий металл — ;

б) ($\rho > 5 \text{ г}/\text{см}^3$), самый тяжёлый металл — .

В металлургии и материаловедении принято условно классифицировать металлы по их плотности. Плотность ($p$) — это физическая величина, определяемая как масса вещества на единицу объёма. Общепринятой границей для разделения металлов на лёгкие и тяжёлые является значение плотности $5 \text{ г/см}^3$.

a) Металлы, плотность которых составляет менее $5 \text{ г/см}^3$ ($p < 5 \text{ г/см}^3$), относятся к категории лёгких металлов. Эта группа включает в себя щелочные металлы, щёлочноземельные металлы, а также такие важные в технике металлы, как алюминий ($p \approx 2.70 \text{ г/см}^3$), магний ($p \approx 1.74 \text{ г/см}^3$) и титан ($p \approx 4.51 \text{ г/см}^3$). Самым лёгким (имеющим наименьшую плотность) металлом является литий (Li). Его плотность при комнатной температуре составляет всего $0.534 \text{ г/см}^3$, что меньше плотности воды. Таким образом, в пропуски необходимо вписать «лёгкие металлы» и «литий».

Ответ: лёгкие металлы; литий.

б) Металлы, плотность которых превышает $5 \text{ г/см}^3$ ($p > 5 \text{ г/см}^3$), объединяют в группу тяжёлых металлов. Это самая многочисленная группа, в которую входят железо ($p \approx 7.87 \text{ г/см}^3$), медь ($p \approx 8.96 \text{ г/см}^3$), цинк ($p \approx 7.13 \text{ г/см}^3$), свинец ($p \approx 11.34 \text{ г/см}^3$), а также благородные и тугоплавкие металлы. Самым тяжёлым, то есть самым плотным, стабильным химическим элементом является осмий (Os). Его плотность составляет $22.59 \text{ г/см}^3$. Следует отметить, что правильный термин «тяжёлые металлы» (7 и 7 букв) не полностью соответствует предложенной сетке из ячеек для данного пункта (7 и 5 ячеек), что, вероятнее всего, является опечаткой в задании. Самым тяжёлым металлом для заполнения пропуска является «осмий».

Ответ: тяжёлые металлы; осмий.

2. Используя дополнительные источники информации, пере-числите:

а) благородные металлы: ___________________________________

б) редкие металлы: __________________________________________

в) редкоземельные металлы: _________________________________

г) радиоактивные металлы: __________________________________

а) благородные металлы: К благородным металлам относятся химически инертные металлы, которые практически не подвержены коррозии и окислению. Они ценятся за свою редкость, красоту и химическую стойкость. Основные благородные металлы — это золото и серебро, а также металлы платиновой группы.
Ответ: золото (Au), серебро (Ag), платина (Pt), палладий (Pd), родий (Rh), иридий (Ir), осмий (Os).

б) редкие металлы: Редкие металлы — это большая группа металлов, которые характеризуются малым содержанием в земной коре или технологической сложностью их добычи и получения. Эта классификация является больше технологической, чем химической, и включает в себя различные подгруппы: легкие, тугоплавкие, рассеянные металлы и другие.
Ответ: литий (Li), бериллий (Be), галлий (Ga), индий (In), цирконий (Zr), ниобий (Nb), вольфрам (W), рений (Re).

в) редкоземельные металлы: Редкоземельные металлы (РЗМ) — это группа из 17 химически сходных элементов. В неё входят скандий (Sc), иттрий (Y) и 15 элементов, относящихся к лантаноидам (от лантана до лютеция). Они обладают уникальными магнитными, люминесцентными и каталитическими свойствами, что делает их незаменимыми в высоких технологиях.
Ответ: скандий (Sc), иттрий (Y), лантан (La), церий (Ce), неодим (Nd), самарий (Sm), европий (Eu), гадолиний (Gd).

г) радиоактивные металлы: Радиоактивные металлы — это металлы, у которых все существующие изотопы нестабильны и подвергаются радиоактивному распаду. Этот процесс сопровождается испусканием ионизирующего излучения. К ним относятся как элементы, встречающиеся в природе (например, уран и радий), так и полученные искусственно (например, плутоний и америций).
Ответ: технеций (Tc), прометий (Pm), полоний (Po), радий (Ra), уран (U), плутоний (Pu), америций (Am).

3. Сплав на основе меди: _____ (Cu + _______).

3. В задании требуется определить название сплава на основе меди, которое состоит из семи букв, и указать его основные компоненты в дополнение к меди ($Cu$).

Наиболее известные сплавы на основе меди — это бронза (сплав меди с оловом, $Sn$) и латунь (сплав меди с цинком, $Zn$). Однако названия этих сплавов ("бронза" и "латунь") состоят из шести букв, что не соответствует количеству клеток (семи) в задании.

Необходимо найти другой, менее распространенный, но подходящий по условиям сплав. Таким сплавом является куниаль.

Куниаль — это группа высокопрочных и коррозионностойких сплавов, в которых медь ($Cu$) является основой, а главными легирующими (добавляемыми) элементами являются никель ($Ni$) и алюминий ($Al$). Само название "куниаль" образовано из названий химических элементов, входящих в его состав: купрум (медь), никкель и альюминий.

Слово "куниаль" состоит ровно из семи букв (К-У-Н-И-А-Л-Ь), что идеально подходит для заполнения пустых клеток. В скобках, после знака "+", следует указать символы основных легирующих элементов.

Ответ: Сплав на основе меди: КУНИАЛЬ (Cu + $Ni, Al$).

4. Сплав на основе алюминия:

$(Al + \rule{1cm}{0.15mm} + \rule{1cm}{0.15mm} + \rule{1cm}{0.15mm} + \rule{1cm}{0.15mm} ).$

4. В задании требуется определить название сплава на основе алюминия, состоящее из 11 букв, и указать его основные компоненты.

Под это описание подходит известный конструкционный сплав — дюралюминий (также известный как дюралюмин или дюраль). Это слово состоит ровно из 11 букв (Д-Ю-Р-А-Л-Ю-М-И-Н-И-Й) и идеально вписывается в предложенные клетки.

Дюралюминий представляет собой сплав, в котором основной металл — алюминий ($Al$). Для придания ему высокой прочности и твёрдости его легируют, то есть добавляют другие металлы и элементы. Основными легирующими элементами в классическом дюралюминии являются медь ($Cu$), магний ($Mg$) и марганец ($Mn$).

В скобках в выражении ($Al$ + _______ + _______ + _______ + _______) даны четыре пустых места для перечисления легирующих элементов. Помимо трёх основных (медь, магний, марганец), в состав дюралюминов часто входит кремний ($Si$), который может быть как легирующей добавкой, так и примесью. Поэтому логично вписать в четвёртый пропуск именно его.

Таким образом, в клетки вписывается слово "ДЮРАЛЮМИНИЙ", а в скобки — химические символы легирующих элементов.

Ответ: Сплав на основе алюминия: Дюралюминий.
Заполненная формула состава: ($Al$ + $Cu$ + $Mg$ + $Mn$ + $Si$).

5. Бронза, используемая для изготовления медалей и монет, состоит на 95 % из меди, на 4 % из олова и на 1 % из цинка. Определите массу каждого компонента, необходимого для изготовления 100 бронзовых медалей массой 45 г каждая.

Дано:

Решение:

Дано:

Массовая доля меди в бронзе, $w(\text{Cu}) = 95\%$

Массовая доля олова в бронзе, $w(\text{Sn}) = 4\%$

Массовая доля цинка в бронзе, $w(\text{Zn}) = 1\%$

Количество медалей, $N = 100$

Масса одной медали, $m_{1} = 45 \text{ г}$

$m_{1} = 45 \text{ г} = 0.045 \text{ кг}$

Найти:

Массу меди, $m(\text{Cu})$ — ?

Массу олова, $m(\text{Sn})$ — ?

Массу цинка, $m(\text{Zn})$ — ?

Решение:

1. Сначала определим общую массу бронзы, необходимой для изготовления всех 100 медалей. Для этого умножим количество медалей на массу одной медали:

$m_{общ} = N \cdot m_{1} = 100 \cdot 45 \text{ г} = 4500 \text{ г}$

Общая масса сплава составляет 4500 г, что эквивалентно 4.5 кг.

2. Теперь, зная общую массу сплава и массовую долю каждого компонента, рассчитаем массу меди, олова и цинка. Массовая доля ($w$) — это отношение массы компонента к общей массе сплава. Следовательно, масса компонента равна произведению общей массы на его массовую долю, выраженную в долях от единицы (процентное значение, разделенное на 100).

Формула для расчета: $m_{компонента} = m_{общ} \cdot w_{компонента}$.

Масса меди

Массовая доля меди составляет $w(\text{Cu}) = 95\% = 0.95$.

Рассчитаем массу меди:

$m(\text{Cu}) = m_{общ} \cdot w(\text{Cu}) = 4500 \text{ г} \cdot 0.95 = 4275 \text{ г}$.

Ответ: масса меди, необходимая для изготовления 100 медалей, составляет 4275 г (4.275 кг).

Масса олова

Массовая доля олова составляет $w(\text{Sn}) = 4\% = 0.04$.

Рассчитаем массу олова:

$m(\text{Sn}) = m_{общ} \cdot w(\text{Sn}) = 4500 \text{ г} \cdot 0.04 = 180 \text{ г}$.

Ответ: масса олова, необходимая для изготовления 100 медалей, составляет 180 г (0.18 кг).

Масса цинка

Массовая доля цинка составляет $w(\text{Zn}) = 1\% = 0.01$.

Рассчитаем массу цинка:

$m(\text{Zn}) = m_{общ} \cdot w(\text{Zn}) = 4500 \text{ г} \cdot 0.01 = 45 \text{ г}$.

Ответ: масса цинка, необходимая для изготовления 100 медалей, составляет 45 г (0.045 кг).