Вариант 2, страница 107 - гдз по химии 7-9 класс дидактические и диагностические материалы Аршанский, Белохвостов

В периодической системе химических элементов Ni (никель) расположен в побочной подгруппе VIII группы и является металлом. Cl (хлор), Ar (аргон) и S (сера) являются неметаллами.

Ответ: а) Ni.

2. Металлическая связь характерна для простых веществ-металлов и их сплавов. В ряду б) медь (металл), никель (металл), бронза (сплав на основе меди) все вещества имеют металлическую связь. В остальных вариантах присутствуют вещества с другими типами связей: хлор ($Cl_2$) — ковалентная неполярная, гидроксид калия ($KOH$) и нитрат калия ($KNO_3$) — ионная и ковалентная полярная, оксид алюминия ($Al_2O_3$) и хлорид алюминия ($AlCl_3$) — ионная с высокой долей ковалентности.

Ответ: б) медь, никель, бронза.

3. В ряду активности металлов железо (Fe) стоит правее кальция (Ca), натрия (Na) и калия (K), и является значительно менее активным металлом. Щелочные (Na, K) и щелочноземельные (Ca) металлы бурно реагируют с холодной водой с выделением водорода. Железо с холодной водой практически не реагирует, заметная реакция происходит только с водяным паром при высокой температуре.

Ответ: а) Fe.

4. Красный налет — это металлическая медь ($Cu$). Реакция замещения протекает, если металл, погруженный в раствор соли, является более активным, чем металл в соли. Согласно ряду активности металлов, железо (Fe) активнее меди, а серебро (Ag), платина (Pt) и золото (Au) — менее активны. Поэтому только железо будет вытеснять медь из раствора ее соли.

Уравнение реакции: $Fe + CuSO_4 \rightarrow FeSO_4 + Cu\downarrow$

Ответ: в) Fe.

5. Наиболее химически активный металл реагирует с кислотой с наибольшей скоростью. Скорость реакции определяется по наклону кривой на графике зависимости объема выделившегося газа от времени. Чем круче идет кривая, тем выше скорость реакции. Кривая 4 имеет наибольший наклон, что соответствует самой быстрой реакции и, следовательно, самому активному металлу.

Ответ: г) 4.

6. Известковый налет (накипь) состоит в основном из карбоната кальция ($CaCO_3$) и карбоната магния ($MgCO_3$). Это соли слабой угольной кислоты. Они реагируют с более сильными кислотами, растворяясь с выделением углекислого газа. Из предложенных веществ кислотой является бромоводородная кислота (HBr).

Уравнение реакции: $CaCO_3 + 2HBr \rightarrow CaBr_2 + H_2O + CO_2\uparrow$

Ответ: б) HBr.

7. Для получения меди из ее оксида ($CuO$) необходимо провести реакцию восстановления. В качестве восстановителя при высоких температурах (в металлургии) часто используют уголь (кокс, углерод C).

Уравнение реакции: $2CuO + C \xrightarrow{t} 2Cu + CO_2\uparrow$

Ответ: б) углем.

8. 1) Предложите реактив для распознавания солей.

В пробирках находятся растворы нитрата натрия ($NaNO_3$) и нитрата бария ($Ba(NO_3)_2$). Для их распознавания нужно использовать качественную реакцию на ион бария $Ba^{2+}$. Таким реактивом является раствор, содержащий сульфат-ионы ($SO_4^{2-}$), например, раствор сульфата натрия ($Na_2SO_4$) или серная кислота ($H_2SO_4$).

2) Составьте уравнение возможной химической реакции.

При добавлении раствора сульфата натрия в пробирку с нитратом бария выпадет белый кристаллический осадок сульфата бария ($BaSO_4$), нерастворимый в кислотах. В пробирке с нитратом натрия видимых изменений не произойдет.

Ионное уравнение: $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow$

Молекулярное уравнение: $Ba(NO_3)_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NaNO_3$

Ответ: 1) Раствор сульфата натрия ($Na_2SO_4$) или серной кислоты ($H_2SO_4$). 2) $Ba(NO_3)_2 + Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NaNO_3$.

9. Составьте три уравнения химических реакций, соответствующих схеме превращений веществ: $Fe \rightarrow Fe_2O_3 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 \rightarrow Fe$.

1. Получение оксида железа(III) из железа. Это можно сделать путем сжигания железа в кислороде:

$4Fe + 3O_2 \xrightarrow{t} 2Fe_2O_3$

2. Получение сульфата железа(III) из оксида железа(III). Оксид железа(III) является основным оксидом и реагирует с кислотами, в данном случае с серной кислотой:

$Fe_2O_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 3H_2O$

3. Получение железа из сульфата железа(III). Это можно сделать путем вытеснения железа из его соли более активным металлом, например, цинком:

$Fe_2(SO_4)_3 + 3Zn \rightarrow 3ZnSO_4 + 2Fe$

Ответ: 1) $4Fe + 3O_2 \rightarrow 2Fe_2O_3$; 2) $Fe_2O_3 + 3H_2SO_4 \rightarrow Fe_2(SO_4)_3 + 3H_2O$; 3) $Fe_2(SO_4)_3 + 3Zn \rightarrow 2Fe + 3ZnSO_4$.

10. 1) Составьте уравнение химической реакции электролиза раствора бромида меди(II).

При электролизе водного раствора бромида меди(II) на катоде выделяется медь, а на аноде — бром.

$CuBr_2 \xrightarrow{электролиз} Cu\downarrow + Br_2$

2) Покажите процессы окисления и восстановления, протекающие на инертных электродах.

На катоде (отрицательный электрод) происходит процесс восстановления ионов меди:

Катод (-): $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu^0$

На аноде (положительный электрод) происходит процесс окисления бромид-ионов:

Анод (+): $2Br^- - 2e^- \rightarrow Br_2^0$

3) Вычислите массу меди, образовавшейся в результате электролиза 5%-ного раствора бромида меди(II) массой 65 г.

4) Определите массу меди, которая может быть практически получена, если считать, что выход указанной реакции составит 80 %.

Дано:

m(раствора $CuBr_2$) = 65 г

ω($CuBr_2$) = 5% (0.05)

η = 80% (0.8)

Найти:

$m_{теор}(Cu)$ - ?

$m_{практ}(Cu)$ - ?

Решение:

1. Находим массу чистого бромида меди(II) в растворе:

$m(CuBr_2) = m(раствора) \cdot \omega(CuBr_2) = 65~г \cdot 0.05 = 3.25~г$

2. Рассчитываем молярные массы, используя относительные атомные массы $Ar(Cu) = 64$, $Ar(Br) = 80$:

$M(CuBr_2) = 64 + 2 \cdot 80 = 224~г/моль$

$M(Cu) = 64~г/моль$

3. Находим количество вещества $CuBr_2$, вступившего в реакцию:

$n(CuBr_2) = \frac{m(CuBr_2)}{M(CuBr_2)} = \frac{3.25~г}{224~г/моль} \approx 0.0145~моль$

4. По уравнению реакции $CuBr_2 \rightarrow Cu + Br_2$ мольное соотношение $n(CuBr_2) : n(Cu) = 1 : 1$. Следовательно:

$n(Cu) = n(CuBr_2) \approx 0.0145~моль$

5. Вычисляем теоретически возможную массу меди (ответ на подпункт 3):

$m_{теор}(Cu) = n(Cu) \cdot M(Cu) = 0.0145~моль \cdot 64~г/моль \approx 0.93~г$

6. Рассчитываем практическую массу меди с учетом 80% выхода реакции (ответ на подпункт 4):

$m_{практ}(Cu) = m_{теор}(Cu) \cdot \eta = 0.93~г \cdot 0.80 = 0.744~г$

Ответ: 1) $CuBr_2 \xrightarrow{электролиз} Cu + Br_2$. 2) Катод (-), восстановление: $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu$; Анод (+), окисление: $2Br^- - 2e^- \rightarrow Br_2$. 3) Теоретическая масса меди $m_{теор}(Cu) \approx 0.93~г$. 4) Практическая масса меди $m_{практ}(Cu) \approx 0.74~г$.