Вариант 1, страница 91 - гдз по химии 7-9 класс дидактические и диагностические материалы Аршанский, Белохвостов

В 70-е годы XVIII века английский химик Джозеф Пристли, нагревая красное соединение ртути (оксид ртути(II)), получил газ, в котором свеча горела ярче, а тлеющая лучинка вспыхивала. Эти свойства характерны для кислорода, который активно поддерживает горение.

Ответ: б) кислород.

2. Галогены — это химические элементы 17-й группы (по старой классификации — главной подгруппы VII группы) Периодической системы. К ним относится фтор, химический символ которого — F. В вариантах ответов $F_2$ и $O_2$ — это формулы простых веществ, а O — символ кислорода, который является халькогеном.

Ответ: б) F.

3. Из перечисленных простых веществ газом желто-зеленого цвета при нормальных условиях является хлор ($Cl_2$). Бром ($Br_2$) — красно-бурая жидкость, иод ($I_2$) — тёмно-фиолетовые кристаллы, водород ($H_2$) — бесцветный газ.

Ответ: а) $Cl_2$.

4. Молекула $XeF_4$ является электронейтральной, поэтому сумма степеней окисления всех атомов в ней равна нулю. Фтор как самый электроотрицательный элемент в соединениях (кроме $F_2$) всегда проявляет степень окисления –1. Пусть степень окисления ксенона равна $x$. Тогда можно составить уравнение: $x + 4 \times (-1) = 0$. Решая уравнение, получаем $x - 4 = 0$, следовательно, $x = +4$.

Ответ: а) +4.

5. Реакция соединения твердого вещества А с хлором приводит к образованию продукта состава $ACl_2$. В этом соединении хлор имеет степень окисления -1, значит, вещество А должно проявлять степень окисления +2. Из предложенных вариантов только магний (Mg), щелочноземельный металл IIA группы, образует устойчивую степень окисления +2. Уравнение реакции: $Mg + Cl_2 \rightarrow MgCl_2$.

Ответ: в) Mg.

6. Для того чтобы различить растворы серной ($H_2SO_4$) и хлороводородной ($HCl$) кислот, необходимо использовать реактив на один из анионов: сульфат-ион ($SO_4^{2-}$) или хлорид-ион ($Cl^{-}$). Качественной реакцией на сульфат-ион является взаимодействие с растворимыми солями бария, например, нитратом бария $Ba(NO_3)_2$. При добавлении $Ba(NO_3)_2$ к серной кислоте выпадает белый мелкокристаллический осадок сульфата бария ($BaSO_4$), нерастворимый в кислотах. С соляной кислотой видимых изменений не происходит, так как хлорид бария растворим в воде.

Уравнение реакции: $H_2SO_4 + Ba(NO_3)_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HNO_3$.

Ответ: б) $Ba(NO_3)_2$.

7. Оксид состава $ЭO_2$ — это оксид, в котором элемент Э проявляет степень окисления +4. Проанализируем предложенные реакции:

а) алюминий и кислород: $4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3$ (оксид алюминия, степень окисления Al +3).

б) цинк и разбавленная серная кислота: $Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2$ (образуется соль и водород, а не оксид).

в) сера и кислород: $S + O_2 \xrightarrow{t} SO_2$ (оксид серы(IV) или диоксид серы, степень окисления S +4).

г) фосфор и кислород (в избытке): $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$ (оксид фосфора(V), степень окисления P +5).

Таким образом, оксид состава $ЭO_2$ образуется при сгорании серы в кислороде.

Ответ: в) серой и кислородом.

8. Вещество Y, которое вступает в реакцию соединения с водой с образованием сильной кислоты $H_2SO_4$, является высшим оксидом серы — оксидом серы(VI).

1) Укажите модель молекулы вещества Y и его химическую формулу:

Вещество Y — это оксид серы(VI), химическая формула которого $SO_3$. Молекула $SO_3$ имеет плоское треугольное (тригонально-планарное) строение, где атом серы находится в центре, а три атома кислорода — в вершинах треугольника. Этому строению соответствует модель, изображенная под буквой б).

Ответ: Модель б), химическая формула $SO_3$.

2) Составьте уравнение химической реакции между веществом Y и водой.

Реакция оксида серы(VI) с водой является экзотермической реакцией соединения, в результате которой образуется серная кислота.

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

Ответ: $SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$.

9. Ниже приведены уравнения реакций для указанной схемы превращений $Cl_2 \rightarrow HCl \rightarrow KCl \rightarrow AgCl$.

1) Получение хлороводорода из простых веществ (реакция соединения):

$H_2 + Cl_2 \xrightarrow{h\nu} 2HCl$

2) Получение хлорида калия путем реакции нейтрализации соляной кислоты гидроксидом калия:

$HCl + KOH \rightarrow KCl + H_2O$

3) Получение хлорида серебра путем реакции ионного обмена между хлоридом калия и нитратом серебра:

$KCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl \downarrow + KNO_3$

Ответ:

$H_2 + Cl_2 \rightarrow 2HCl$

$HCl + KOH \rightarrow KCl + H_2O$

$KCl + AgNO_3 \rightarrow AgCl \downarrow + KNO_3$

10. Решение задачи о получении водорода при взаимодействии цинка с соляной кислотой.

1) Составьте уравнение указанной химической реакции.

Цинк, как металл, стоящий в ряду активности левее водорода, вытесняет его из раствора соляной кислоты. Образуется соль хлорид цинка и газообразный водород.

$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$

Ответ: $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2$.

2) Укажите тип химической реакции.

Данная реакция, в которой атомы простого вещества (цинка) замещают атомы одного из элементов (водорода) в сложном веществе (соляной кислоте), классифицируется как реакция замещения.

Ответ: Реакция замещения.

3) Укажите окислитель и восстановитель, покажите процессы окисления и восстановления.

Это окислительно-восстановительная реакция. Определим степени окисления элементов до и после реакции: $Zn^0 + 2H^{+1}Cl^{-1} \rightarrow Zn^{+2}Cl_2^{-1} + H_2^0$.

Цинк ($Zn^0$) отдает 2 электрона, повышая свою степень окисления до +2. Он окисляется и является восстановителем.

Процесс окисления: $Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{+2}$

Ионы водорода ($H^{+1}$) принимают по 1 электрону, понижая свою степень окисления до 0. Они восстанавливаются. Соляная кислота ($HCl$) за счет ионов водорода является окислителем.

Процесс восстановления: $2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0$

Ответ: Восстановитель — $Zn$, окислитель — $HCl$. Процесс окисления: $Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{+2}$. Процесс восстановления: $2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0$.

4) Вычислите объем (н. у.) водорода, который можно получить, имея в распоряжении цинк массой 6,5 г и 16%-ный по массе раствор хлороводородной кислоты объемом 84,49 см³ (плотность раствора равна 1,08 г/см³).

Дано:

$m(Zn) = 6.5 \text{ г}$

$w(HCl) = 16\% = 0.16$

$V(р-ра HCl) = 84.49 \text{ см}^3$

$\rho(р-ра HCl) = 1.08 \text{ г/см}^3$

Перевод в СИ:

$m(Zn) = 6.5 \times 10^{-3} \text{ кг}$

$V(р-ра HCl) = 84.49 \times 10^{-6} \text{ м}^3$

$\rho(р-ра HCl) = 1.08 \times 10^3 \text{ кг/м}^3$

Найти:

$V(H_2)$ (н.у.)

Решение:

1. Уравнение реакции: $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2$.

2. Найдем количество вещества (моль) для каждого реагента. Молярная масса цинка $M(Zn) \approx 65 \text{ г/моль}$.

$n(Zn) = \frac{m(Zn)}{M(Zn)} = \frac{6.5 \text{ г}}{65 \text{ г/моль}} = 0.1 \text{ моль}$.

3. Найдем массу, а затем количество вещества чистой $HCl$.

Масса раствора кислоты: $m(р-ра HCl) = V(р-ра HCl) \times \rho(р-ра HCl) = 84.49 \text{ см}^3 \times 1.08 \text{ г/см}^3 = 91.2492 \text{ г}$.

Масса чистой $HCl$: $m(HCl) = m(р-ра HCl) \times w(HCl) = 91.2492 \text{ г} \times 0.16 \approx 14.6 \text{ г}$.

Молярная масса хлороводорода $M(HCl) = 1.008 + 35.453 \approx 36.5 \text{ г/моль}$.

Количество вещества $HCl$: $n(HCl) = \frac{m(HCl)}{M(HCl)} = \frac{14.6 \text{ г}}{36.5 \text{ г/моль}} = 0.4 \text{ моль}$.

4. Определим лимитирующий реагент. Согласно уравнению реакции, на 1 моль $Zn$ требуется 2 моль $HCl$. Следовательно, на $0.1 \text{ моль } Zn$ необходимо $0.1 \times 2 = 0.2 \text{ моль } HCl$. Поскольку в наличии имеется $0.4 \text{ моль } HCl$, что больше, чем требуется ($0.4 \text{ моль} > 0.2 \text{ моль}$), соляная кислота находится в избытке, а цинк является лимитирующим реагентом. Расчет объема водорода ведется по цинку.

5. Рассчитаем количество вещества водорода. По уравнению реакции, из 1 моль $Zn$ образуется 1 моль $H_2$, поэтому $n(H_2) = n(Zn)$.

$n(H_2) = 0.1 \text{ моль}$.

6. Рассчитаем объем водорода при нормальных условиях (н. у.), где молярный объем любого газа $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$.

$V(H_2) = n(H_2) \times V_m = 0.1 \text{ моль} \times 22.4 \text{ л/моль} = 2.24 \text{ л}$.

Ответ: $2.24 \text{ л}$.