Вариант 1, страница 113 - гдз по химии 7-9 класс дидактические и диагностические материалы Аршанский, Белохвостов

Никель — это химический элемент с атомным номером 28 в периодической таблице Менделеева. Его химический символ — Ni. Символ N обозначает азот, Nb — ниобий, Na — натрий.

Ответ: г) Ni.

2. В вопросе описана реакция между активным металлом и кислотой, в результате которой образуется соль и выделяется горючий газ. Горючим газом, выделяющимся в таких реакциях, является водород ($ \text{H}_2 $). Рассмотрим предложенные варианты:

• а) $ \text{Zn} + 2\text{HCl} = \text{ZnCl}_2 + \text{H}_2\uparrow $: Цинк (активный металл) реагирует с соляной кислотой с образованием соли (хлорид цинка) и водорода (горючий газ). Этот вариант полностью соответствует описанию.
• б) $ 2\text{Ca} + \text{O}_2 = 2\text{CaO} $: Реакция металла с кислородом, а не с кислотой.
• в) $ \text{CaCO}_3 \xrightarrow{t} \text{CaO} + \text{CO}_2\uparrow $: Реакция разложения соли, а не взаимодействия металла с кислотой. Углекислый газ не горюч.
• г) $ 2\text{KMnO}_4 \xrightarrow{t} \text{K}_2\text{MnO}_4 + \text{MnO}_2 + \text{O}_2\uparrow $: Реакция разложения соли.

Ответ: а) $ \text{Zn} + 2\text{HCl} = \text{ZnCl}_2 + \text{H}_2\uparrow $.

3. Молярная масса карбоната кальция ($ \text{CaCO}_3 $) рассчитывается как сумма атомных масс составляющих его элементов с учетом их количества в формуле. Используем округленные значения атомных масс: Ar(Ca) = 40, Ar(C) = 12, Ar(O) = 16.

$ M(\text{CaCO}_3) = \text{Ar(Ca)} + \text{Ar(C)} + 3 \cdot \text{Ar(O)} = 40 + 12 + 3 \cdot 16 = 52 + 48 = 100 \text{ г/моль} $.

Ответ: в) 100.

4. Проклассифицируем каждое вещество из перечня: FeO, KOH, H₂SO₄, Al(OH)₃, KI, MgSO₄, CO₂, Na₂CO₃, Ca(OH)₂, N₂O.

• Основные оксиды (оксиды металлов в низших степенях окисления): FeO (1).
• Кислоты (включая кислотные оксиды, которые образуют кислоты при реакции с водой): H₂SO₄ (серная кислота), CO₂ (оксид углерода(IV), образует угольную кислоту). Итого: 2.
• Щелочи (растворимые основания): KOH (гидроксид калия), Ca(OH)₂ (гидроксид кальция). Итого: 2.
• Соли (продукты замещения атомов водорода в кислоте на металл или гидроксильных групп в основании на кислотный остаток): KI (иодид калия), MgSO₄ (сульфат магния), Na₂CO₃ (карбонат натрия). Итого: 3.

Вещества, не вошедшие в подсчет: Al(OH)₃ (амфотерный гидроксид), N₂O (несолеобразующий оксид).

Таким образом, количества веществ в порядке (основные оксиды, кислоты, щелочи, соли) составляют: 1, 2, 2, 3.

Ответ: б) 1, 2, 2, 3.

5. Элемент расположен в VA группе. Это могут быть азот (N), фосфор (P) и др. Элемент образует одноосновную кислоту. Азот образует одноосновную азотную кислоту ($ \text{HNO}_3 $). Соли этой кислоты (нитраты) широко используются как минеральные удобрения (например, аммиачная селитра $ \text{NH}_4\text{NO}_3 $). Таким образом, речь идет об азоте (N). Летучее водородное соединение для элементов VA группы имеет общую формулу $ \text{RH}_3 $. Для азота это аммиак ($ \text{NH}_3 $).

Ответ: б) $ \text{NH}_3 $.

6. Определим тип химической связи для каждого соединения:

• 1) Аммиак ($ \text{NH}_3 $): Связь между атомами неметаллов (азот и водород) с разной электроотрицательностью. Это ковалентная полярная связь. (1 → б)
• 2) Фтор ($ \text{F}_2 $): Связь между двумя одинаковыми атомами неметалла. Это ковалентная неполярная связь. (2 → а)
• 3) Кальций (Ca): Простое вещество, металл. Связь между атомами в металлах — металлическая. (3 → г)
• 4) Хлорид кальция ($ \text{CaCl}_2 $): Связь между атомом металла (кальций) и атомами неметалла (хлор). Разница в электроотрицательности велика, поэтому связь ионная. (4 → в)

Соответствие: 1б, 2а, 3г, 4в.

Ответ: в) 1б, 2а, 3г, 4в.

7. Установим соответствие между веществом и его растворимостью в воде:

• 1) Серная кислота ($ \text{H}_2\text{SO}_4 $): Смешивается с водой в любых соотношениях. Её растворимость неограниченная. (1 → в)
• 2) Азот ($ \text{N}_2 $): Газ, очень плохо растворимый в воде. Его растворимость при 20 °C составляет около 1.9 см³ на 100 г воды. Значение 1,54 см³ является наиболее близким. (2 → г)
• 3) Хлорид натрия (NaCl): Поваренная соль, хорошо растворима в воде. Растворимость при 20 °C составляет около 35,9 г на 100 г воды. (3 → а)
• 4) Углекислый газ ($ \text{CO}_2 $): Газ, растворимость которого значительно выше, чем у азота. При 20 °C она составляет около 87,8 см³ на 100 г воды. (4 → б)

Соответствие: 1в, 2г, 3а, 4б.

Ответ: а) 1в, 2г, 3а, 4б.

8. Дано:

Массовая доля $ \text{Na}_2\text{SO}_4 $ в начальном растворе, $ \omega_1 = 16.1 \% = 0.161 $

Масса начального раствора, $ m_1(\text{раствора}) = 150 \text{ г} $

Объем добавленной воды, $ V(\text{H}_2\text{O}) = 200 \text{ см}^3 $

Плотность воды, $ \rho(\text{H}_2\text{O}) = 1 \text{ г/см}^3 $

Найти:

Массовая доля $ \text{Na}_2\text{SO}_4 $ в конечном растворе, $ \omega_2 $

Решение:

1. Найдем массу сульфата натрия в исходном растворе:

$ m(\text{Na}_2\text{SO}_4) = m_1(\text{раствора}) \cdot \omega_1 = 150 \text{ г} \cdot 0.161 = 24.15 \text{ г} $

2. Найдем массу добавленной воды:

$ m(\text{H}_2\text{O}) = V(\text{H}_2\text{O}) \cdot \rho(\text{H}_2\text{O}) = 200 \text{ см}^3 \cdot 1 \text{ г/см}^3 = 200 \text{ г} $

3. Найдем массу конечного раствора:

$ m_2(\text{раствора}) = m_1(\text{раствора}) + m(\text{H}_2\text{O}) = 150 \text{ г} + 200 \text{ г} = 350 \text{ г} $

4. Рассчитаем массовую долю сульфата натрия в конечном растворе. Масса соли при разбавлении не изменилась.

$ \omega_2 = \frac{m(\text{Na}_2\text{SO}_4)}{m_2(\text{раствора})} = \frac{24.15 \text{ г}}{350 \text{ г}} \approx 0.069 $

В процентах это составляет $ 0.069 \cdot 100\% = 6.9 \% $.

Ответ: в) 6,9.

9. В трех пробирках находятся растворы: хлорида натрия ($ \text{NaCl} $), азотной кислоты ($ \text{HNO}_3 $) и нитрата бария ($ \text{Ba(NO}_3)_2 $). Проведем идентификацию на основе данных экспериментов.

1. Пробирка № 1. При добавлении раствора сульфата калия ($ \text{K}_2\text{SO}_4 $) выпадает белый осадок. Среди предложенных веществ только нитрат бария реагирует с сульфат-ионами, образуя нерастворимый сульфат бария ($ \text{BaSO}_4 $).

Следовательно, в пробирке № 1 находится нитрат бария, $ \text{Ba(NO}_3)_2 $.

• Молекулярное уравнение: $ \text{Ba(NO}_3)_2 + \text{K}_2\text{SO}_4 \rightarrow \text{BaSO}_4\downarrow + 2\text{KNO}_3 $
• Полное ионное уравнение: $ \text{Ba}^{2+} + 2\text{NO}_3^- + 2\text{K}^+ + \text{SO}_4^{2-} \rightarrow \text{BaSO}_4\downarrow + 2\text{K}^+ + 2\text{NO}_3^- $
• Сокращенное ионное уравнение: $ \text{Ba}^{2+} + \text{SO}_4^{2-} \rightarrow \text{BaSO}_4\downarrow $

2. Пробирка № 3. В условии указано добавление раствора хлорида серебра(I), который нерастворим. Вероятнее всего, это опечатка, и имелся в виду раствор нитрата серебра(I) ($ \text{AgNO}_3 $), который является качественным реагентом на хлорид-ионы. При его добавлении выпадает белый творожистый осадок — хлорид серебра ($ \text{AgCl} $).

Следовательно, в пробирке № 3 находится хлорид натрия, $ \text{NaCl} $.

• Молекулярное уравнение: $ \text{NaCl} + \text{AgNO}_3 \rightarrow \text{AgCl}\downarrow + \text{NaNO}_3 $
• Полное ионное уравнение: $ \text{Na}^+ + \text{Cl}^- + \text{Ag}^+ + \text{NO}_3^- \rightarrow \text{AgCl}\downarrow + \text{Na}^+ + \text{NO}_3^- $
• Сокращенное ионное уравнение: $ \text{Ag}^+ + \text{Cl}^- \rightarrow \text{AgCl}\downarrow $

3. Пробирка № 2. Методом исключения, в пробирке № 2 находится оставшееся вещество — азотная кислота, $ \text{HNO}_3 $.

Ответ: В пробирке № 1 — раствор нитрата бария ($ \text{Ba(NO}_3)_2 $), в пробирке № 2 — раствор азотной кислоты ($ \text{HNO}_3 $), в пробирке № 3 — раствор хлорида натрия ($ \text{NaCl} $). Уравнения реакций приведены в решении.

10. Часть 1: Уравнения реакций

Цепочка превращений: $ \text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaO} \rightarrow \text{CaCl}_2 $.

1. Получение оксида кальция из карбоната кальция осуществляется путем термического разложения (прокаливания):

$ \text{CaCO}_3(s) \xrightarrow{t} \text{CaO}(s) + \text{CO}_2(g)\uparrow $

Эта реакция не протекает в растворе, поэтому ионные уравнения для нее не составляют.

2. Получение хлорида кальция из оксида кальция. Оксид кальция — основный оксид, он реагирует с кислотами. Для получения хлорида кальция используем соляную кислоту ($ \text{HCl} $). Реакция протекает в растворе.

• Молекулярное уравнение: $ \text{CaO}(s) + 2\text{HCl}(aq) \rightarrow \text{CaCl}_2(aq) + \text{H}_2\text{O}(l) $
• Полное ионное уравнение: $ \text{CaO}(s) + 2\text{H}^+ + 2\text{Cl}^- \rightarrow \text{Ca}^{2+} + 2\text{Cl}^- + \text{H}_2\text{O}(l) $
• Сокращенное ионное уравнение: $ \text{CaO}(s) + 2\text{H}^+ \rightarrow \text{Ca}^{2+} + \text{H}_2\text{O}(l) $

Часть 2: Расчет массы

Дано:

Масса известняка ($ \text{CaCO}_3 $), $ m(\text{CaCO}_3) = 120 \text{ г} $

Практический выход продукта, $ \eta = 85.0 \% = 0.85 $

Найти:

Масса хлорида кальция, $ m(\text{CaCl}_2) $

Решение:

1. Составим общую схему превращения для стехиометрических расчетов. Из уравнений видно, что из 1 моль $ \text{CaCO}_3 $ получается 1 моль $ \text{CaCl}_2 $.

$ \text{CaCO}_3 \rightarrow \text{CaCl}_2 $

2. Рассчитаем молярные массы веществ:

$ M(\text{CaCO}_3) = 40 + 12 + 3 \cdot 16 = 100 \text{ г/моль} $

$ M(\text{CaCl}_2) = 40 + 2 \cdot 35.5 = 111 \text{ г/моль} $

3. Найдем количество вещества (моль) исходного карбоната кальция:

$ n(\text{CaCO}_3) = \frac{m(\text{CaCO}_3)}{M(\text{CaCO}_3)} = \frac{120 \text{ г}}{100 \text{ г/моль}} = 1.2 \text{ моль} $

4. По стехиометрии, теоретически возможное количество вещества хлорида кальция равно количеству вещества карбоната кальция:

$ n_{\text{теор}}(\text{CaCl}_2) = n(\text{CaCO}_3) = 1.2 \text{ моль} $

5. Рассчитаем теоретическую массу хлорида кальция:

$ m_{\text{теор}}(\text{CaCl}_2) = n_{\text{теор}}(\text{CaCl}_2) \cdot M(\text{CaCl}_2) = 1.2 \text{ моль} \cdot 111 \text{ г/моль} = 133.2 \text{ г} $

6. Рассчитаем практическую массу хлорида кальция с учетом выхода продукта:

$ m_{\text{практ}}(\text{CaCl}_2) = m_{\text{теор}}(\text{CaCl}_2) \cdot \eta = 133.2 \text{ г} \cdot 0.85 = 113.22 \text{ г} $

Ответ: Уравнения реакций: $ \text{CaCO}_3 \xrightarrow{t} \text{CaO} + \text{CO}_2\uparrow $; $ \text{CaO} + 2\text{HCl} \rightarrow \text{CaCl}_2 + \text{H}_2\text{O} $. Масса хлорида кальция, который может быть получен, составляет 113,22 г.