Вариант 1, страница 99 - гдз по химии 7-9 класс дидактические и диагностические материалы Аршанский, Белохвостов

Аллотропия — это способность химического элемента существовать в виде двух или нескольких простых веществ, различных по строению и свойствам. Эти разные формы называются аллотропными модификациями. Для углерода такими модификациями являются алмаз, графит, карбин, фуллерены, графен и другие. В предложенных вариантах только алмаз и фуллерены являются аллотропными модификациями одного элемента — углерода.

Ответ: а) алмаз и фуллерены.

2. Степень окисления — это условный заряд атома в молекуле, вычисленный из предположения, что все связи являются ионными. Рассчитаем степень окисления фосфора (P) в каждом соединении, зная, что степень окисления кислорода (O) обычно -2, а водорода (H) +1.

а) $P_4$: простое вещество, степень окисления равна 0.

б) $PH_3$: $x + 3 \cdot (+1) = 0 \implies x = -3$. Степень окисления P равна -3.

в) $HPO_3$: $(+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0 \implies 1 + x - 6 = 0 \implies x = +5$. Степень окисления P равна +5.

г) $P_2O_3$: $2x + 3 \cdot (-2) = 0 \implies 2x - 6 = 0 \implies x = +3$. Степень окисления P равна +3.

Ответ: в) $HPO_3$.

3. Раствор приобретает малиновую окраску в присутствии фенолфталеина, что указывает на щелочную среду ($pH > 7$). Из предложенных газов только аммиак при растворении в воде образует слабое основание — гидрат аммиака ($NH_3 \cdot H_2O$), создавая щелочную среду. Аммиак также известен своим резким запахом и хорошей растворимостью в воде.

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

Ответ: б) аммиак.

4. Карбонат кальция ($CaCO_3$) является солью слабой угольной кислоты. Он вступает в реакцию с более сильными кислотами с выделением углекислого газа ($CO_2$).

$CaCO_3 + \text{кислота} \rightarrow \text{соль} + H_2O + CO_2 \uparrow$

Из предложенных веществ только серная кислота является кислотой и будет реагировать с карбонатом кальция.

$CaCO_3 + H_2SO_4 \rightarrow CaSO_4 \downarrow + H_2O + CO_2 \uparrow$

Ответ: а) серная кислота.

5. Оксид состава $ЭО_2$ — это оксид, в котором элемент Э проявляет степень окисления +4. Рассмотрим предложенные реакции:

а) $H_2SiO_3 + 2NaOH \rightarrow Na_2SiO_3 + 2H_2O$. Продукты — соль и вода.

б) $3Cu + 8HNO_3(\text{разб.}) \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO \uparrow + 4H_2O$. Образуется оксид азота(II) $NO$.

в) $FeO + CO \xrightarrow{t} Fe + CO_2$. Образуется оксид углерода(IV) $CO_2$, который соответствует формуле $ЭО_2$ (Э = C).

г) $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$. Образуется оксид фосфора(V) $P_2O_5$.

Следовательно, в реакции между угарным газом и оксидом железа(II) образуется оксид состава $ЭО_2$.

Ответ: в) угарным газом и оксидом железа(II).

6. Реакция между гидроксидом железа(III) ($Fe(OH)_3$ - основание) и азотной кислотой ($HNO_3$ - кислота) является реакцией нейтрализации с образованием соли и воды.

Составим и уравняем уравнение реакции:

$Fe(OH)_3 + 3HNO_3 \rightarrow Fe(NO_3)_3 + 3H_2O$

Коэффициенты в уравнении: 1, 3, 1, 3.

Сумма коэффициентов: $1 + 3 + 1 + 3 = 8$.

Ответ: г) 8.

7. Чтобы различить растворы фосфата калия ($K_3PO_4$) и силиката калия ($K_2SiO_3$), нужен реагент, который по-разному взаимодействует с ионами $PO_4^{3-}$ и $SiO_3^{2-}$, например, образует осадки разного цвета.

Рассмотрим действие нитрата серебра ($AgNO_3$):

1. С фосфатом калия: $K_3PO_4 + 3AgNO_3 \rightarrow Ag_3PO_4 \downarrow + 3KNO_3$. Образуется фосфат серебра — осадок ярко-желтого цвета.

2. С силикатом калия: $K_2SiO_3 + 2AgNO_3 \rightarrow Ag_2SiO_3 \downarrow + 2KNO_3$. Образуется силикат серебра — белый осадок.

Поскольку образуются осадки разного цвета, нитрат серебра позволяет различить эти два раствора.

Ответ: в) $AgNO_3$.

8. Вещество Y реагирует с гидроксидом натрия ($NaOH$) с образованием соли $Na_3PO_4$. Это означает, что вещество Y является кислотным и содержит фосфор в степени окисления +5. Таким веществом может быть оксид фосфора(V) $P_2O_5$ (или его димер $P_4O_{10}$) или ортофосфорная кислота $H_3PO_4$.

1) Укажите химическую формулу вещества Y.

В качестве вещества Y можно взять оксид фосфора(V).

Химическая формула: $P_2O_5$.

2) Составьте уравнение химической реакции между веществом Y и гидроксидом натрия.

$P_2O_5 + 6NaOH \rightarrow 2Na_3PO_4 + 3H_2O$

Ответ: 1) Химическая формула вещества Y: $P_2O_5$ (или $H_3PO_4$). 2) Уравнение реакции: $P_2O_5 + 6NaOH \rightarrow 2Na_3PO_4 + 3H_2O$.

9. Ниже приведены три уравнения реакций для указанной схемы превращений.

1) $C \rightarrow CO_2$: Сжигание углерода в избытке кислорода.

$C + O_2 \xrightarrow{t} CO_2$

2) $CO_2 \rightarrow Na_2CO_3$: Реакция углекислого газа (кислотного оксида) с гидроксидом натрия (щелочью).

$CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$

3) $Na_2CO_3 \rightarrow CO_2$: Реакция карбоната натрия с сильной кислотой, например, соляной.

$Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2 \uparrow$

Ответ: 1) $C + O_2 \rightarrow CO_2$; 2) $CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$; 3) $Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2$.

10.1) Составьте уравнение указанной химической реакции.

Реакция аммиака с азотной кислотой с образованием нитрата аммония.

$NH_3 + HNO_3 \rightarrow NH_4NO_3$

Ответ: $NH_3 + HNO_3 \rightarrow NH_4NO_3$.

2) Укажите тип химической реакции.

Два исходных вещества ($NH_3$ и $HNO_3$) соединяются в одно более сложное вещество ($NH_4NO_3$). Такой тип реакции называется реакцией соединения.

Ответ: Реакция соединения.

3) Вычислите массу нитрата аммония, необходимого садоводу-любителю для подкормки всех деревьев.

Дано:$m(N)_{\text{на 1 дерево}} = 38,5 \text{ г}$$N_{\text{деревьев}} = 8$Найти:$m(NH_4NO_3) - ?$Решение:1. Найдем общую массу азота, необходимую для всех деревьев:$m(N)_{\text{общ}} = m(N)_{\text{на 1 дерево}} \times N_{\text{деревьев}} = 38,5 \text{ г} \times 8 = 308 \text{ г}$2. Рассчитаем молярную массу нитрата аммония ($NH_4NO_3$) и массовую долю азота в нем. Используем относительные атомные массы: Ar(N)=14, Ar(H)=1, Ar(O)=16.$M(NH_4NO_3) = 2 \times 14 + 4 \times 1 + 3 \times 16 = 28 + 4 + 48 = 80 \text{ г/моль}$Массовая доля азота $\omega(N)$ в $NH_4NO_3$:$\omega(N) = \frac{2 \times M(N)}{M(NH_4NO_3)} = \frac{2 \times 14}{80} = \frac{28}{80} = 0,35 \text{ (или 35%)}$3. Найдем массу нитрата аммония, содержащую 308 г азота:$m(NH_4NO_3) = \frac{m(N)_{\text{общ}}}{\omega(N)} = \frac{308 \text{ г}}{0,35} = 880 \text{ г}$

Ответ: 880 г.

4) Вычислите объем (н. у.) аммиака, который расходуется для синтеза аммиачной селитры...

Дано:$m(NH_4NO_3) = 880 \text{ г}$ (практический выход)$\eta = 75\% = 0,75$Условия: н. у. ($V_m = 22,4$ л/моль)Найти:$V(NH_3) - ?$Решение:1. Найдем количество вещества (моль) полученного нитрата аммония (практический выход):$n_{\text{практ}}(NH_4NO_3) = \frac{m(NH_4NO_3)}{M(NH_4NO_3)} = \frac{880 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 11 \text{ моль}$2. Уравнение реакции: $NH_3 + HNO_3 \rightarrow NH_4NO_3$.Соотношение аммиака и нитрата аммония по уравнению $1:1$, следовательно $n(NH_3) = n(NH_4NO_3)$.3. Рассчитаем теоретическое количество аммиака, которое необходимо было взять для реакции, чтобы с учетом 75% выхода получить 11 моль продукта. Количество затраченного реагента рассчитывается по теоретическому выходу.$\eta = \frac{n_{\text{практ}}}{n_{\text{теор}}} \implies n_{\text{теор}}(NH_4NO_3) = \frac{n_{\text{практ}}(NH_4NO_3)}{\eta} = \frac{11 \text{ моль}}{0,75} \approx 14,67 \text{ моль}$Количество затраченного аммиака равно теоретическому количеству нитрата аммония:$n(NH_3)_{\text{затрач.}} = n_{\text{теор}}(NH_4NO_3) = \frac{11}{0,75} \text{ моль}$4. Найдем объем этого количества аммиака при нормальных условиях (н. у.):$V(NH_3) = n(NH_3)_{\text{затрач.}} \times V_m = \frac{11}{0,75} \times 22,4 \text{ л/моль} = \frac{11 \times 4}{3} \times 22,4 = \frac{44 \times 22,4}{3} = \frac{985,6}{3} \approx 328,53 \text{ л}$

Ответ: 328,53 л.