Вариант 3, страница 109 - гдз по химии 7-9 класс дидактические и диагностические материалы Аршанский, Белохвостов

Среди предложенных вариантов символом металла является Cu (медь). S (сера), Ne (неон) и Br (бром) являются неметаллами.

Ответ: б) Cu.

2. Металлическая связь характерна для металлов и их сплавов. Рассмотрим предложенные ряды:

• а) медь, натрий, хлор - хлор ($Cl_2$) имеет ковалентную неполярную связь.
• б) медь, никель, оксид никеля(II) - оксид никеля(II) ($NiO$) имеет ионную связь.
• в) калий, алюминий, латунь - калий и алюминий являются металлами, а латунь - сплавом металлов. Для всех них характерна металлическая связь.
• г) железо, оксид железа(III), хлорид железа(III) - оксид железа(III) ($Fe_2O_3$) и хлорид железа(III) ($FeCl_3$) являются соединениями с ионным и ковалентно-полярным типом связи соответственно.

Ответ: в) калий, алюминий, латунь.

3. Бурная реакция с холодной водой, сопровождающаяся выделением газа (водорода), характерна для щелочных металлов. Из предложенных вариантов к ним относится калий (K).

$2K + 2H_2O \rightarrow 2KOH + H_2 \uparrow$

Медь с водой не реагирует. Железо реагирует с холодной водой очень медленно. Свинец пассивирован оксидной пленкой.

Ответ: а) K.

4. Химическая реакция металла с раствором соли протекает, если металл, погружаемый в раствор, является более активным (стоит левее в ряду активности металлов), чем металл, входящий в состав соли. В данном случае, чтобы реакция с нитратом серебра(I) ($AgNO_3$) не протекала, нужно выбрать металл, который менее активен, чем серебро (Ag). Ряд активности: ... Zn - Ni - Cu - Ag - Au ...

• Zn, Cu, Ni активнее серебра и будут вытеснять его из раствора соли.
• Au (золото) стоит правее серебра, оно менее активно, поэтому реакция не пойдет.

Ответ: г) Au.

5. В IA группе (щелочные металлы) химическая активность возрастает сверху вниз. Чем активнее металл, тем выше скорость его реакции с водой, и тем быстрее выделяется водород. На графике скорость реакции отражена крутизной кривой. Наименее активному металлу соответствует самая медленная реакция, то есть самая пологая кривая, у которой за то же время выделяется наименьший объем водорода. Это кривая 1.

Ответ: а) 1.

6. Белый известковый налет (накипь) – это в основном нерастворимые карбонаты кальция ($CaCO_3$) и магния ($MgCO_3$). Чтобы растворить их, необходимо вещество, которое переведет их в растворимые соединения. Карбонаты – это соли слабой угольной кислоты, поэтому они реагируют с более сильными кислотами.

$CaCO_3 + 2H^+ \rightarrow Ca^{2+} + H_2O + CO_2 \uparrow$

Из предложенных веществ кислотой является только серная кислота ($H_2SO_4$).

Ответ: г) $H_2SO_4$.

7. Для получения чистого металла из его оксида необходимо провести реакцию восстановления. В качестве восстановителей для оксидов металлов средней активности (каким является железо) при нагревании используют водород, угарный газ или более активные металлы (металлотермия).

$FeO + H_2 \xrightarrow{t} Fe + H_2O$

Вода и кислород являются окислителями, а сода не является восстановителем в данном процессе.

Ответ: в) водородом.

8. 1) Предложите реактив для распознавания солей.

Для распознавания растворов хлорида натрия ($NaCl$) и хлорида меди(II) ($CuCl_2$) можно использовать раствор щелочи, например, гидроксида натрия ($NaOH$). Раствор $CuCl_2$ имеет голубой цвет, а $NaCl$ - бесцветный, но для химического подтверждения нужен реактив.

2) Составьте уравнение возможной химической реакции.

При добавлении раствора щелочи к раствору хлорида меди(II) выпадает характерный голубой студенистый осадок гидроксида меди(II). В пробирке с хлоридом натрия видимых изменений не произойдет. Уравнение реакции:

$CuCl_2 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$

Ответ: Для распознавания солей можно использовать раствор щелочи (например, $NaOH$). Уравнение реакции: $CuCl_2 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$.

9. Схема превращений: $Zn \rightarrow ZnO \rightarrow Zn(NO_3)_2 \rightarrow Zn$

1. $2Zn + O_2 \xrightarrow{t} 2ZnO$ (окисление цинка кислородом при нагревании)
2. $ZnO + 2HNO_3 \rightarrow Zn(NO_3)_2 + H_2O$ (реакция основного оксида с азотной кислотой)
3. $Zn(NO_3)_2 + Mg \rightarrow Mg(NO_3)_2 + Zn$ (вытеснение цинка из раствора его соли более активным металлом - магнием)

Ответ: Уравнения реакций: $2Zn + O_2 \rightarrow 2ZnO$; $ZnO + 2HNO_3 \rightarrow Zn(NO_3)_2 + H_2O$; $Zn(NO_3)_2 + Mg \rightarrow Mg(NO_3)_2 + Zn$.

10. Дано:

$w(CuCl_2) = 7\% = 0.07$

$m_{раствора} = 55 \text{ г}$

$\eta = 75\% = 0.75$

Найти:

1) Уравнение электролиза $CuCl_2$

2) Процессы окисления-восстановления

3) $m_{теор}(Cu)$ - ?

4) $m_{практ}(Cu)$ - ?

Решение:

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

При электролизе водного раствора хлорида меди(II) с инертными (не расходуемыми) электродами на катоде выделяется металлическая медь, а на аноде — газообразный хлор.

Ответ: $CuCl_2 \xrightarrow{\text{электролиз}} Cu \downarrow + Cl_2 \uparrow$.

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

На катоде (-) происходит процесс восстановления катионов меди:

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

На аноде (+) происходит процесс окисления хлорид-анионов:

Анод (+): $2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2^0$

Ответ: Восстановление на катоде: $Cu^{2+} + 2e^- \rightarrow Cu^0$; окисление на аноде: $2Cl^- - 2e^- \rightarrow Cl_2^0$.

3) Вычислите массу меди, образовавшейся в результате электролиза 7%-ного раствора хлорида меди(II) массой 55 г.

Найдем массу хлорида меди(II) в растворе:

$m(CuCl_2) = m_{раствора} \cdot w(CuCl_2) = 55 \text{ г} \cdot 0.07 = 3.85 \text{ г}$

Вычислим молярную массу $CuCl_2$:

$M(CuCl_2) = 63.5 + 2 \cdot 35.5 = 134.5 \text{ г/моль}$

Найдем количество вещества $CuCl_2$:

$n(CuCl_2) = \frac{m(CuCl_2)}{M(CuCl_2)} = \frac{3.85 \text{ г}}{134.5 \text{ г/моль}} \approx 0.0286 \text{ моль}$

Согласно уравнению реакции $CuCl_2 \rightarrow Cu + Cl_2$, из 1 моль $CuCl_2$ образуется 1 моль $Cu$. Следовательно, $n(Cu) = n(CuCl_2) \approx 0.0286 \text{ моль}$.

Теоретическая масса меди ($M(Cu) = 63.5 \text{ г/моль}$):

$m_{теор}(Cu) = n(Cu) \cdot M(Cu) = 0.0286 \text{ моль} \cdot 63.5 \text{ г/моль} \approx 1.82 \text{ г}$

Ответ: Масса образовавшейся меди (теоретический выход) составляет $1.82$ г.

4) Определите массу меди, которая может быть практически получена, если считать, что выход указанной реакции составит 75 %.

Практическая масса продукта вычисляется по формуле: $m_{практ} = m_{теор} \cdot \eta$.

Для большей точности используем не округленное значение теоретической массы ($m_{теор}(Cu) \approx 1.8178$ г):

$m_{практ}(Cu) = m_{теор}(Cu) \cdot \eta = 1.8178 \text{ г} \cdot 0.75 \approx 1.36 \text{ г}$

Ответ: Практически может быть получено $1.36$ г меди.