Вариант 4, страница 81 - гдз по химии 7-9 класс дидактические и диагностические материалы Аршанский, Белохвостов

Укажите вещество с металлической связью

Металлическая связь характерна для простых веществ - металлов, а также для сплавов. Из предложенных вариантов:

• а) магний (Mg) – это щелочноземельный металл, для него характерна металлическая связь.
• б) хлорид алюминия (AlCl₃) – это соль, связь в которой ковалентная полярная (с высокой долей ионности).
• в) оксид натрия (Na₂O) – это ионное соединение, образованное ионной связью.
• г) азот (N₂) – это простое вещество-неметалл, атомы в молекуле которого связаны тройной ковалентной неполярной связью.

Следовательно, вещество с металлической связью – магний.

Ответ: а) магний.

2. Кто из учащихся прав?

Свойства веществ напрямую зависят от их внутреннего строения: типа кристаллической решетки и вида химической связи. Железо – это металл. Для металлов характерна металлическая кристаллическая решетка. Одной из особенностей металлической решетки является наличие свободных (делокализованных) электронов, которые могут свободно перемещаться по всему объему кристалла. Именно это "электронное облако" обуславливает характерные свойства металлов: электро- и теплопроводность, ковкость, пластичность, металлический блеск.

• Утверждение Васи неверно, так как железо имеет металлическую, а не молекулярную структуру.
• Утверждение Кати неверно, так как она согласна с Васей.
• Утверждение Марины неверно, так как строение и свойства тесно связаны.
• Утверждение Леши верно, так как он правильно связывает свойство (теплопроводность) со строением (металлическая кристаллическая решетка).

Ответ: в) Леша, который сказал, что железо проводит теплоту, т. к. имеет металлическую кристаллическую структуру.

3. При горении древесины расходуется кислород воздуха и образуется углекислый газ (CO₂). Какую степень окисления приобретает при этом углерод?

В молекуле углекислого газа CO₂ кислород, как более электроотрицательный элемент, имеет степень окисления -2. Молекула в целом электронейтральна, поэтому сумма степеней окисления всех атомов в ней равна нулю. Пусть степень окисления углерода (C) равна $x$.

Составим уравнение:

$x + 2 \cdot (-2) = 0$

$x - 4 = 0$

$x = +4$

Ответ: б) +4.

4. Выполняя домашний эксперимент по изучению растворимости различных веществ в воде, учащийся записал в тетради: алюминий, масло, мел. Как вы считаете, какие вещества он изучал?

Рассмотрим растворимость каждого вещества в воде:

• Алюминий – металл, нерастворимый в воде. На его поверхности образуется прочная оксидная пленка, которая препятствует взаимодействию с водой.
• Масло – жир, неполярное вещество. Вода является полярным растворителем. Согласно правилу "подобное растворяется в подобном", масло не растворяется в воде.
• Мел (карбонат кальция, CaCO₃) – согласно таблице растворимости, является нерастворимым в воде веществом.

Все три вещества относятся к практически нерастворимым в воде.

Ответ: б) практически нерастворимые.

5. Что и почему произойдет в стакане с газированной минеральной водой, налитой из бутылки, которая стояла в холодильнике и была плотно закрыта крышкой?

Растворимость газов (в данном случае, углекислого газа CO₂) в жидкости зависит от двух основных факторов: давления и температуры. По закону Генри, растворимость газа прямо пропорциональна давлению над жидкостью. Также известно, что растворимость большинства газов уменьшается с повышением температуры.

Когда мы открываем плотно закрытую бутылку и наливаем воду в стакан, происходят два процесса:

1. Давление резко падает с высокого (внутри бутылки) до атмосферного. Это приводит к уменьшению растворимости газа.
2. Вода из холодильника начинает нагреваться до комнатной температуры. Повышение температуры также уменьшает растворимость газа.

Оба фактора приводят к тому, что "избыточный" растворенный газ начинает выделяться из раствора в виде пузырьков.

Ответ: г) будут выделяться пузырьки газа, т. к. понизилось давление и повысилась температура.

6. Что вы посоветуете сделать, чтобы быстро уменьшить содержание газа в стакане с минеральной водой?

Чтобы быстро уменьшить содержание газа (ускорить его выделение из раствора), нужно создать условия, в которых его растворимость минимальна. Как было сказано выше, растворимость газов уменьшается при понижении давления и при повышении температуры.

• а) Помещение в темное место не повлияет на растворимость CO₂.
• б) Накрытие стакана немного увеличит парциальное давление CO₂ над водой, что, наоборот, замедлит его выделение.
• в) Нагрев воды приведет к резкому снижению растворимости газа и его быстрому выделению.
• г) Охлаждение в холодильнике, наоборот, увеличит растворимость газа и замедлит его выход из раствора.

Ответ: в) немного нагреть воду.

7. В какой кружке чай наименее сладкий?

Сладость чая определяется концентрацией сахара в нем. Наименее сладким будет чай с наименьшей концентрацией. Сравним соотношение количества сахара к объему чая в каждом варианте. Пусть объем полной кружки равен V, а масса одного кусочка сахара равна m.

• а) Концентрация: $m / (0.5V) = 2 \cdot (m/V)$
• б) Концентрация: $2m / V = 2 \cdot (m/V)$
• в) Концентрация: $m / V = 1 \cdot (m/V)$
• г) Концентрация: $3m / V = 3 \cdot (m/V)$

Наименьшее значение концентрации $(m/V)$ в варианте (в).

Ответ: в) полная кружка чая и 1 кусочек сахара.

8. В учебнике химии Марина обнаружила запись: $s(KNO₃) = 65 \text{ г / 100 г H₂O; t = 40 °C.}$

1) Что показывает приведенная запись?

Эта запись обозначает коэффициент растворимости нитрата калия (KNO₃) в воде при температуре 40 °C. Она показывает, что при данной температуре в 100 граммах воды можно растворить максимально 65 граммов нитрата калия для получения насыщенного раствора.

Ответ: Запись показывает коэффициент растворимости нитрата калия, то есть максимальную массу соли (65 г), которая может раствориться в 100 г воды при температуре 40 °C.

2) Вычислите максимальную массу нитрата калия, который может раствориться в воде массой 250 г при температуре 40 °C.

Решение:

Составим пропорцию, исходя из данных о растворимости:

в 100 г H₂O растворяется 65 г KNO₃

в 250 г H₂O растворяется $x$ г KNO₃

Из пропорции находим $x$:

$x = \frac{250 \text{ г} \cdot 65 \text{ г}}{100 \text{ г}} = 2.5 \cdot 65 \text{ г} = 162.5 \text{ г}$

Ответ: 162.5 г.

9. На Минской овощной фабрике...

Дано:

$m_{раствора} = 5 \text{ кг}$

$\omega(\text{Ca(NO}_3)_2) = 1\%$

$\rho_{раствора} = 1 \text{ г/см}^3$

$\rho_{\text{H}_2\text{O}} \approx 1 \text{ г/см}^3$

$m_{раствора} = 5000 \text{ г}$

$\omega(\text{Ca(NO}_3)_2) = 0.01$

$\rho_{раствора} = 1000 \text{ г/л}$

Найти:

1) формулу для $\omega$

2) $m_{соли}$ (в г), $V_{\text{H}_2\text{O}}$ (в см³)

3) $C_M$

Решение:

1) Запишите формулу для вычисления массовой доли растворенного вещества в растворе.

Массовая доля растворенного вещества ($\omega$) вычисляется как отношение массы растворенного вещества ($m_{вещества}$) к общей массе раствора ($m_{раствора}$):

$\omega = \frac{m_{вещества}}{m_{раствора}}$

Для выражения в процентах формулу умножают на 100%.

Ответ: $\omega = \frac{m_{вещества}}{m_{раствора}}$

2) Найдите массу (г) соли и объем (см³) воды, необходимые для приготовления указанного раствора.

Найдем массу соли (нитрата кальция $\text{Ca(NO}_3)_2$):

$m_{соли} = \omega_{соли} \cdot m_{раствора} = 0.01 \cdot 5000 \text{ г} = 50 \text{ г}$

Масса раствора складывается из массы соли и массы растворителя (воды): $m_{раствора} = m_{соли} + m_{воды}$.

Найдем массу воды:

$m_{воды} = m_{раствора} - m_{соли} = 5000 \text{ г} - 50 \text{ г} = 4950 \text{ г}$

Найдем объем воды, используя ее плотность ($\rho_{\text{H}_2\text{O}} \approx 1 \text{ г/см}^3$):

$V_{\text{H}_2\text{O}} = \frac{m_{воды}}{\rho_{\text{H}_2\text{O}}} = \frac{4950 \text{ г}}{1 \text{ г/см}^3} = 4950 \text{ см}^3$

Ответ: Масса соли – 50 г, объем воды – 4950 см³.

3) Вычислите молярную концентрацию соли в растворе, приняв его плотность за 1 г/см³.

Молярная концентрация ($C_M$) – это отношение количества вещества ($n$) к объему раствора ($V_{раствора}$): $C_M = \frac{n}{V_{раствора}}$

Найдем количество вещества нитрата кальция ($n_{\text{Ca(NO}_3)_2}$):

$M(\text{Ca(NO}_3)_2) = M(\text{Ca}) + 2 \cdot (M(\text{N}) + 3 \cdot M(\text{O})) = 40.08 + 2 \cdot (14.01 + 3 \cdot 16.00) = 164.1 \text{ г/моль}$

$n_{\text{Ca(NO}_3)_2} = \frac{m_{соли}}{M_{соли}} = \frac{50 \text{ г}}{164.1 \text{ г/моль}} \approx 0.3047 \text{ моль}$

Найдем объем раствора:

$V_{раствора} = \frac{m_{раствора}}{\rho_{раствора}} = \frac{5000 \text{ г}}{1 \text{ г/см}^3} = 5000 \text{ см}^3 = 5 \text{ л}$

Вычислим молярную концентрацию:

$C_M = \frac{n_{\text{Ca(NO}_3)_2}}{V_{раствора}} = \frac{0.3047 \text{ моль}}{5 \text{ л}} \approx 0.061 \text{ моль/л}$

Ответ: Молярная концентрация соли в растворе составляет примерно 0.061 моль/л.

10. Бромид калия...

1) Запишите химическую формулу бромида калия. Каким видом химической связи образовано это вещество?

Калий (K) – металл I группы, его ион K⁺. Бром (Br) – неметалл VII группы, его ион Br⁻. Химическая формула – KBr. Вещество образовано катионом металла и анионом неметалла, следовательно, вид химической связи – ионная.

Ответ: Химическая формула – KBr, вид связи – ионная.

2) Составьте уравнение химической реакции взаимодействия бромида калия и нитрата серебра(I) в водном растворе. Пользуясь таблицей растворимости, укажите вещество, выпавшее в осадок.

Реакция ионного обмена между бромидом калия (KBr) и нитратом серебра(I) (AgNO₃):

$\text{KBr} + \text{AgNO}_3 \rightarrow \text{KNO}_3 + \text{AgBr}\downarrow$

Согласно таблице растворимости, нитрат калия (KNO₃) растворим в воде, а бромид серебра (AgBr) нерастворим и выпадает в виде осадка.

Ответ: Уравнение реакции: $\text{KBr} + \text{AgNO}_3 \rightarrow \text{KNO}_3 + \text{AgBr}\downarrow$. В осадок выпадает бромид серебра (AgBr).

3) Укажите тип описанной химической реакции.

Это реакция, в ходе которой два сложных вещества обмениваются своими составными частями. Такой тип реакции называется реакцией обмена.

Ответ: Реакция обмена.

4) Вычислите массу осадка, который образовался при добавлении раствора бромида калия к 1%-ному раствору нитрата серебра(I) массой 15 г.

Дано:

$m_{раствора (\text{AgNO}_3)} = 15 \text{ г}$

$\omega(\text{AgNO}_3) = 1\% = 0.01$

Найти:

$m_{осадка} = m(\text{AgBr})$

Решение:

1. Напишем уравнение реакции:

$\text{KBr} + \text{AgNO}_3 \rightarrow \text{KNO}_3 + \text{AgBr}\downarrow$

2. Найдем массу чистого нитрата серебра(I) в растворе:

$m(\text{AgNO}_3) = m_{раствора} \cdot \omega(\text{AgNO}_3) = 15 \text{ г} \cdot 0.01 = 0.15 \text{ г}$

3. Вычислим количество вещества нитрата серебра(I):

$M(\text{AgNO}_3) = 107.87 + 14.01 + 3 \cdot 16.00 \approx 169.88 \text{ г/моль}$

$n(\text{AgNO}_3) = \frac{m(\text{AgNO}_3)}{M(\text{AgNO}_3)} = \frac{0.15 \text{ г}}{169.88 \text{ г/моль}} \approx 0.000883 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции, из 1 моль AgNO₃ образуется 1 моль AgBr. Следовательно, количество вещества осадка равно количеству вещества прореагировавшего нитрата серебра:

$n(\text{AgBr}) = n(\text{AgNO}_3) \approx 0.000883 \text{ моль}$

5. Вычислим массу осадка (бромида серебра):

$M(\text{AgBr}) = 107.87 + 79.90 \approx 187.77 \text{ г/моль}$

$m(\text{AgBr}) = n(\text{AgBr}) \cdot M(\text{AgBr}) = 0.000883 \text{ моль} \cdot 187.77 \text{ г/моль} \approx 0.166 \text{ г}$

Ответ: Масса образовавшегося осадка составляет примерно 0.166 г.