Вариант 2, страница 115 - гдз по химии 7-9 класс дидактические и диагностические материалы Аршанский, Белохвостов

Относительная атомная масса химического элемента — это значение массы его атома, выраженное в атомных единицах массы. Её значение для каждого элемента можно найти в Периодической системе химических элементов Д. И. Менделеева. Для азота (N), который имеет порядковый номер 7, относительная атомная масса, округленная до целого числа, составляет 14. Вариант а) 28 — это относительная молекулярная масса двухатомной молекулы азота ($N_2$), а не атома.

Ответ: в) 14.

2. В условии описан качественный опыт. Голубой раствор характерен для солей меди(II). При добавлении его к бесцветному раствору (вероятно, щелочи) выпадает голубой осадок — это гидроксид меди(II), $Cu(OH)_2$. При нагревании гидроксид меди(II) разлагается с образованием оксида меди(II) ($CuO$), который имеет черный цвет, и воды. Реакция почернения голубого осадка при нагревании описывается уравнением разложения гидроксида меди(II).

Уравнение реакции: $Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO + H_2O$.

Ответ: г) $Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO + H_2O$.

3. Молярная масса вещества равна сумме атомных масс всех атомов, входящих в состав его молекулы. Формула нитрата калия — $KNO_3$. Для расчета молярной массы ($M$) используем относительные атомные массы ($Ar$) элементов из Периодической таблицы:

$Ar(K) \approx 39$ а.е.м.

$Ar(N) \approx 14$ а.е.м.

$Ar(O) \approx 16$ а.е.м.

Молярная масса $KNO_3$ рассчитывается так:

$M(KNO_3) = Ar(K) + Ar(N) + 3 \cdot Ar(O) = 39 + 14 + 3 \cdot 16 = 53 + 48 = 101~г/моль$.

Ответ: б) 101.

4. Проклассифицируем каждое вещество из перечня:

• $Al_2(SO_4)_3$ — соль (сульфат алюминия)
• $Fe_2O_3$ — амфотерный оксид (оксид железа(III))
• $SO_2$ — кислотный оксид (оксид серы(IV))
• $HNO_3$ — кислота (азотная кислота)
• $KBr$ — соль (бромид калия)
• $H_2S$ — кислота (сероводородная кислота)
• $Na_2O$ — основный оксид (оксид натрия)
• $Ba(OH)_2$ — основание (гидроксид бария)
• $K_2CO_3$ — соль (карбонат калия)
• $CO$ — несолеобразующий (безразличный) оксид (оксид углерода(II))

Теперь подсчитаем количество веществ в каждой категории:

• Кислотные оксиды: 1 ($SO_2$)
• Кислоты: 2 ($HNO_3$, $H_2S$)
• Основания: 1 ($Ba(OH)_2$)
• Соли: 3 ($Al_2(SO_4)_3$, $KBr$, $K_2CO_3$)

Полученная последовательность чисел: 1, 2, 1, 3.

Ответ: в) 1, 2, 1, 3.

5. Рассмотрим предложенные элементы 3-го периода:

• Na (натрий), Mg (магний), Al (алюминий), Si (кремний).

Условие "при обычных условиях не реагирует с концентрированными серной и азотной кислотами" указывает на явление пассивации. Этому свойству из перечисленных металлов отвечает алюминий (Al). Железо (Fe) и хром (Cr) также пассивируются, но они не в 3-м периоде.

Условие "Его гидроксид обладает амфотерными свойствами" также указывает на алюминий. Гидроксид алюминия $Al(OH)_3$ является классическим примером амфотерного гидроксида, реагирующего и с кислотами, и с щелочами. Гидроксид натрия ($NaOH$) — щелочь, гидроксид магния ($Mg(OH)_2$) — основание, гидроксид кремния ($H_2SiO_3$) — кислота.

Оба условия указывают на алюминий.

Ответ: г) Al.

6. Определим тип химической связи для каждого соединения:

1. Вода ($H_2O$): связь между атомами разных неметаллов (водород и кислород) с разной электроотрицательностью. Это ковалентная полярная связь. (1 - б)
2. Хлор ($Cl_2$): связь между двумя одинаковыми атомами неметалла. Электроотрицательность атомов одинакова, поэтому связь ковалентная неполярная. (2 - а)
3. Бромид натрия ($NaBr$): связь между атомом типичного металла (натрий) и атомом типичного неметалла (бром). Возникает за счет электростатического притяжения ионов $Na^+$ и $Br^-$. Это ионная связь. (3 - в)
4. Медь ($Cu$): простое вещество, металл. Атомы в металлах связаны за счет обобществленных электронов, образующих "электронный газ". Это металлическая связь. (4 - г)

Таким образом, соответствие: 1б, 2а, 3в, 4г.

Ответ: г) 1б, 2а, 3в, 4г.

7. Установим соответствие между веществом и его растворимостью в 100 г воды:

1. Кислород ($O_2$): газ, малорастворимый в воде. Его растворимость при 20 °С составляет около 3,1 см³ на 100 г воды. (1 -> б)
2. Фосфорная кислота ($H_3PO_4$): твердое вещество, смешивается с водой в любых соотношениях, то есть ее растворимость неограниченная. (2 -> в)
3. Хлороводород ($HCl$): газ, чрезвычайно хорошо растворимый в воде. При 20 °С в 100 г воды может раствориться около 41,3 дм³ (41,3 литра) газа. (3 -> а)
4. Сульфат калия ($K_2SO_4$): твердая соль, растворимая в воде. Ее растворимость при 20 °С составляет 11,1 г на 100 г воды. (4 -> г)

Полученное соответствие: 1-б, 2-в, 3-а, 4-г. Среди предложенных вариантов ответа такой комбинации нет, что указывает на возможную опечатку в вариантах. Однако, если требуется выбрать наиболее подходящий вариант, следует перепроверить данные. Данные соответствия являются стандартными и корректными. В таких случаях следует указать правильное соответствие, а не выбирать из неверных вариантов.

Ответ: Правильное соответствие: 1-б, 2-в, 3-а, 4-г.

8. Дано:

$m_{нас.~р-ра} = 250~г$

$V_{воды} = 300~см^3$

$\omega_{1}(CuSO_4) = 17.0~\% = 0.17$

$\rho_{воды} = 1~г/см^3$

В системе СИ:

$m_{нас.~р-ра} = 0.25~кг$

$V_{воды} = 3 \cdot 10^{-4}~м^3$

$\rho_{воды} = 1000~кг/м^3$

Найти:

$\omega_{2}(CuSO_4)$ - ?

Решение:

1. Найдем массу сульфата меди(II) в исходном насыщенном растворе:

$m(CuSO_4) = m_{нас.~р-ра} \cdot \omega_{1}(CuSO_4) = 250~г \cdot 0.17 = 42.5~г$

2. Найдем массу добавленной воды, используя ее плотность:

$m_{воды} = V_{воды} \cdot \rho_{воды} = 300~см^3 \cdot 1~г/см^3 = 300~г$

3. Рассчитаем массу конечного раствора. Она равна сумме массы исходного раствора и массы добавленной воды:

$m_{конеч.~р-ра} = m_{нас.~р-ра} + m_{воды} = 250~г + 300~г = 550~г$

4. Рассчитаем массовую долю $CuSO_4$ в полученном растворе. Масса соли не изменилась.

$\omega_{2}(CuSO_4) = \frac{m(CuSO_4)}{m_{конеч.~р-ра}} \cdot 100\% = \frac{42.5~г}{550~г} \cdot 100\% \approx 7.727~\%$

Округляя до десятых, получаем 7,7 %.

Ответ: г) 7,7.

9. 1. Определение веществ:

• Пробирка №2: "При пропускании углекислого газа содержимое пробирки № 2 мутнеет". Углекислый газ ($CO_2$) вызывает помутнение раствора гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$) из-за образования нерастворимого карбоната кальция ($CaCO_3$).

  $CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$.

  Следовательно, в пробирке №2 находится гидроксид кальция.

• Пробирка №1: "При добавлении к содержимому пробирки № 1 раствора хлорида бария выпадает белый осадок". Из оставшихся веществ ($NaOH$ и $K_2SO_4$) с хлоридом бария ($BaCl_2$) реагирует только сульфат калия, образуя нерастворимый сульфат бария ($BaSO_4$).

  $K_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2KCl$.

  Следовательно, в пробирке №1 находится сульфат калия.

• Пробирка №3: Методом исключения, в пробирке №3 находится гидроксид натрия ($NaOH$).

2. Уравнения реакций:

Реакция для определения гидроксида кальция (пробирка №2):

• Молекулярная форма: $CO_2 + Ca(OH)_2 \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O$
• Полная ионная форма: $CO_2 + Ca^{2+} + 2OH^- \rightarrow CaCO_3\downarrow + H_2O$
• Сокращенная ионная форма совпадает с полной.

Реакция для определения сульфата калия (пробирка №1):

• Молекулярная форма: $K_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2KCl$
• Полная ионная форма: $2K^+ + SO_4^{2-} + Ba^{2+} + 2Cl^- \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2K^+ + 2Cl^-$
• Сокращенная ионная форма: $Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow$

Ответ: В пробирке №1 — сульфат калия ($K_2SO_4$), в пробирке №2 — гидроксид кальция ($Ca(OH)_2$), в пробирке №3 — гидроксид натрия ($NaOH$). Уравнения реакций, с помощью которых выполнено определение, приведены выше.

10. Часть 1: Уравнения превращений

1. $SO_3 \rightarrow H_2SO_4$

Оксид серы(VI) реагирует с водой, образуя серную кислоту.

$SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

2. $H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4$

Серная кислота реагирует с гидроксидом натрия (реакция нейтрализации) с образованием соли сульфата натрия и воды. Это реакция в растворе.

• Молекулярная форма: $H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$
• Полная ионная форма: $2H^+ + SO_4^{2-} + 2Na^+ + 2OH^- \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + 2H_2O$
• Сокращенная ионная форма: $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

Часть 2: Расчетная задача

Дано:

$m(H_2SO_4) = 49~г$

$\omega(NaOH) = 30~\% = 0.30$

$\rho_{р-ра}(NaOH) = 1.33~г/см^3$

Избыток $NaOH$ — двукратный (коэффициент избытка = 2).

В системе СИ:

$m(H_2SO_4) = 0.049~кг$

$\rho_{р-ра}(NaOH) = 1330~кг/м^3$

Найти:

$V_{р-ра}(NaOH)$ - ?

Решение:

1. Уравнение реакции нейтрализации:

$H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$

2. Найдем количество вещества серной кислоты:

$M(H_2SO_4) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98~г/моль$

$n(H_2SO_4) = \frac{m(H_2SO_4)}{M(H_2SO_4)} = \frac{49~г}{98~г/моль} = 0.5~моль$

3. По уравнению реакции, для полной нейтрализации кислоты требуется в два раза больше моль щелочи:

$n_{стех}(NaOH) = 2 \cdot n(H_2SO_4) = 2 \cdot 0.5~моль = 1.0~моль$

4. По условию, раствор щелочи был взят в двукратном избытке, значит, фактическое количество вещества $NaOH$ в два раза больше стехиометрического:

$n_{факт}(NaOH) = n_{стех}(NaOH) \cdot 2 = 1.0~моль \cdot 2 = 2.0~моль$

5. Найдем массу чистого $NaOH$:

$M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40~г/моль$

$m(NaOH) = n_{факт}(NaOH) \cdot M(NaOH) = 2.0~моль \cdot 40~г/моль = 80~г$

6. Найдем массу 30%-го раствора $NaOH$, содержащего 80 г чистого вещества:

$m_{р-ра}(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{\omega(NaOH)} = \frac{80~г}{0.30} \approx 266.67~г$

7. Найдем объем этого раствора, используя его плотность:

$V_{р-ра}(NaOH) = \frac{m_{р-ра}(NaOH)}{\rho_{р-ра}(NaOH)} = \frac{266.67~г}{1.33~г/см^3} \approx 200.5~см^3$

Ответ: Объем использованного раствора NaOH равен 200,5 см³ (или 200,5 мл). Уравнения превращений приведены выше.