Вариант 3, страница 117 - гдз по химии 7-9 класс дидактические и диагностические материалы Аршанский, Белохвостов

Алюминий — химический элемент 13-й группы третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 13. Обозначается символом Al (лат. Aluminium). Его называют «крылатым металлом» из-за его легкости и широкого применения в авиастроении. Символы других элементов: Ag — серебро, Au — золото, Ar — аргон.

Ответ: б) Al.

2. В задании описана качественная реакция на сульфат-ион ($SO_4^{2-}$) с помощью ионов бария ($Ba^{2+}$). При взаимодействии раствора, содержащего ионы бария (например, нитрат бария $Ba(NO_3)_2$), с серной кислотой ($H_2SO_4$) образуется нерастворимый в воде и кислотах осадок белого цвета — сульфат бария ($BaSO_4$).

Рассмотрим предложенные реакции:

• а) $CuSO_4 + 2KOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + K_2SO_4$ — образуется синий осадок гидроксида меди(II).
• б) $Ca(OH)_2 + CO_2 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + H_2O$ — в реакции участвует углекислый газ, а не серная кислота.
• в) $Ba(NO_3)_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HNO_3$ — образуется белый осадок сульфата бария, исходный раствор нитрата бария бесцветен. Это соответствует условию задачи.
• г) $Mg + 2H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + SO_2 \uparrow + 2H_2O$ (с конц. кислотой) или $Mg + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + H_2 \uparrow$ (с разб. кислотой) — выделяется газ, а не осадок.

Ответ: в) $Ba(NO_3)_2 + H_2SO_4 = BaSO_4 \downarrow + 2HNO_3$.

3. Молярная масса соединения — это масса одного моля этого соединения. Она численно равна его относительной молекулярной массе и рассчитывается как сумма молярных масс всех атомов, входящих в состав молекулы. Формула бромида калия — $KBr$.

Используя периодическую таблицу, найдем атомные массы калия (K) и брома (Br):

• Атомная масса K $\approx$ 39 г/моль.
• Атомная масса Br $\approx$ 80 г/моль.

Молярная масса $KBr$:

$M(KBr) = M(K) + M(Br) = 39 + 80 = 119$ г/моль.

Ответ: б) 119.

4. Классифицируем каждое вещество из перечня: $NO, H_3PO_4, Ba(OH)_2, SO_3, HCl, Cu(OH)_2, CaO, CaCO_3, P_2O_5, SiO_2$.

1. Солеобразующие оксиды: оксиды, которые образуют соли при реакции с кислотами или основаниями. В данном списке это $SO_3$ (кислотный), $CaO$ (основный), $P_2O_5$ (кислотный), $SiO_2$ (кислотный). $NO$ является несолеобразующим оксидом. Итого: 4.
2. Кислородсодержащие кислоты: кислоты, в молекулах которых содержатся атомы кислорода. В списке это $H_3PO_4$. $HCl$ — бескислородная кислота. Итого: 1.
3. Основания: сложные вещества, состоящие из атомов металла и одной или нескольких гидроксогрупп (–OH). В списке это $Ba(OH)_2$ и $Cu(OH)_2$. Итого: 2.
4. Соли: сложные вещества, состоящие из катионов металла (или аммония $NH_4^+$) и анионов кислотного остатка. В списке это $CaCO_3$. Итого: 1.

Таким образом, последовательность количеств: 4, 1, 2, 1.

Ответ: г) 4, 1, 2, 1.

5. Элемент находится во IIA группе, значит, это щелочноземельный металл (Be, Mg, Ca, Sr, Ba, Ra). Его оксид является основным и реагирует с водой. Оксид бериллия ($BeO$) амфотерен и с водой не реагирует. Оксиды магния, кальция и бария основные, реагируют с водой с образованием гидроксидов (реакция $MgO$ с водой идет очень медленно). Карбонат и сульфат этого элемента широко используются в строительстве. Карбонат кальция ($CaCO_3$) — это известняк, мел, мрамор. Сульфат кальция ($CaSO_4 \cdot 2H_2O$) — это гипс. Оба вещества являются важнейшими строительными материалами. Следовательно, речь идет о кальции (Ca).

Ответ: в) Ca.

6. Установим тип химической связи для каждого соединения:

• 1) Хлороводород (HCl): связь между атомом неметалла (H) и атомом другого неметалла (Cl) с разной электроотрицательностью. Такая связь является ковалентной полярной (в).
• 2) Оксид кальция (CaO): связь между атомом типичного металла (Ca) и атомом типичного неметалла (O). Такая связь является ионной (а).
• 3) Азот (N₂): связь между двумя одинаковыми атомами неметалла (N). Такая связь является ковалентной неполярной (б).
• 4) Железо (Fe): это простое вещество — металл. Связь между атомами в металлах — металлическая (г).

Соответствие: 1-в, 2-а, 3-б, 4-г.

Ответ: а) 1в, 2а, 3б, 4г.

7. Установим соответствие между веществом и его растворимостью в воде (при стандартных условиях):

• 1) Этиловый спирт ($C_2H_5OH$): смешивается с водой в любых соотношениях, то есть его растворимость неограниченная (в).
• 2) Нитрат калия ($KNO_3$): хорошо растворимая соль. Его растворимость при 10°С составляет 20,9 г на 100 г воды. Значение 21,2 г (г) является близким и наиболее подходящим из предложенных.
• 3) Азот ($N_2$): газ, очень плохо растворимый в воде. Его растворимость при 20°C составляет около 1,54 см³ в 100 г воды. Это соответствует значению 1,54 см³ (а).
• 4) Сульфат кальция ($CaSO_4$): малорастворимая соль (гипс). Его растворимость при 20°С составляет около 0,2 г на 100 г воды. Это соответствует значению 0,2 г (б).

Соответствие: 1-в, 2-г, 3-а, 4-б.

Ответ: б) 1в, 2г, 3а, 4б.

8. Дано:

Масса насыщенного раствора $K_2SO_4$, $m_{р-ра1} = 200 \text{ г}$

Массовая доля $K_2SO_4$ в насыщенном растворе, $\omega_1 = 10,0 \% = 0,10$

Масса добавленной воды, $m_{воды} = 350 \text{ г}$

Найти:

Массовая доля $K_2SO_4$ в конечном растворе, $\omega_2$

Решение:

1. Найдем массу сульфата калия ($K_2SO_4$) в исходном насыщенном растворе:

$m_{соли} = m_{р-ра1} \times \omega_1 = 200 \text{ г} \times 0,10 = 20 \text{ г}$

2. При добавлении воды масса растворенного вещества не изменяется.

3. Найдем массу конечного раствора после добавления воды:

$m_{р-ра2} = m_{р-ра1} + m_{воды} = 200 \text{ г} + 350 \text{ г} = 550 \text{ г}$

4. Рассчитаем массовую долю $K_2SO_4$ в полученном растворе:

$\omega_2 = \frac{m_{соли}}{m_{р-ра2}} \times 100\% = \frac{20 \text{ г}}{550 \text{ г}} \times 100\% \approx 3,636... \%$

Округляя до десятых, получаем 3,6 %.

Ответ: в) 3,6.

9. Для определения веществ в пробирках проанализируем их реакции с карбонатом натрия ($Na_2CO_3$).

• Пробирка № 1 (белый осадок): Карбонат-ионы ($CO_3^{2-}$) образуют осадок с ионами кальция ($Ca^{2+}$). Следовательно, в пробирке № 1 находится хлорид кальция ($CaCl_2$).
• Пробирка № 2 (нет изменений): Хлорид калия ($KCl$) не реагирует с карбонатом натрия, так как все возможные продукты реакции растворимы. Следовательно, в пробирке № 2 находится хлорид калия ($KCl$).
• Пробирка № 3 (выделение газа): Карбонаты реагируют с кислотами с выделением углекислого газа ($CO_2$). Следовательно, в пробирке № 3 находится хлороводород (соляная кислота, $HCl$).

Итог:

• Пробирка № 1: $CaCl_2$ (хлорид кальция)
• Пробирка № 2: $KCl$ (хлорид калия)
• Пробирка № 3: $HCl$ (хлороводород)

Уравнения реакций:

Для пробирки № 1 (определение $CaCl_2$):

• Молекулярное уравнение: $CaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaCl$
• Полное ионное уравнение: $Ca^{2+} + 2Cl^{-} + 2Na^{+} + CO_3^{2-} \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2Na^{+} + 2Cl^{-}$
• Сокращенное ионное уравнение: $Ca^{2+} + CO_3^{2-} \rightarrow CaCO_3 \downarrow$

Для пробирки № 3 (определение $HCl$):

• Молекулярное уравнение: $2HCl + Na_2CO_3 \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2 \uparrow$
• Полное ионное уравнение: $2H^{+} + 2Cl^{-} + 2Na^{+} + CO_3^{2-} \rightarrow 2Na^{+} + 2Cl^{-} + H_2O + CO_2 \uparrow$
• Сокращенное ионное уравнение: $2H^{+} + CO_3^{2-} \rightarrow H_2O + CO_2 \uparrow$

Ответ: В пробирке № 1 находится раствор хлорида кальция ($CaCl_2$), в пробирке № 2 — раствор хлорида калия ($KCl$), в пробирке № 3 — раствор хлороводорода ($HCl$). Уравнения реакций приведены выше.

10.Часть 1: Уравнения превращений

1. $Cu \rightarrow CuO$

Получение оксида меди(II) из меди происходит при нагревании меди на воздухе:

$2Cu + O_2 \xrightarrow{t} 2CuO$

2. $CuO \rightarrow CuCl_2$

Оксид меди(II) — основный оксид, он реагирует с кислотами. Для получения хлорида меди(II) нужно использовать соляную кислоту ($HCl$). Реакция протекает в растворе.

• Молекулярное уравнение: $CuO + 2HCl \rightarrow CuCl_2 + H_2O$
• Полное ионное уравнение: $CuO + 2H^{+} + 2Cl^{-} \rightarrow Cu^{2+} + 2Cl^{-} + H_2O$
• Сокращенное ионное уравнение: $CuO + 2H^{+} \rightarrow Cu^{2+} + H_2O$

Часть 2: Расчет массы

Дано:

Масса меди, $m(Cu) = 32 \text{ г}$

Практический выход продукта, $\eta = 93 \% = 0,93$

Найти:

Массу хлорида меди(II), $m(CuCl_2)$

Решение:

Общая схема превращения: $Cu \rightarrow ... \rightarrow CuCl_2$. Из уравнений реакций видно, что из 1 моль $Cu$ в итоге получается 1 моль $CuCl_2$.

1. Найдем молярные массы меди и хлорида меди(II):

$M(Cu) = 64 \text{ г/моль}$

$M(CuCl_2) = M(Cu) + 2 \times M(Cl) = 64 + 2 \times 35,5 = 135 \text{ г/моль}$

2. Найдем количество вещества (моль) исходной меди:

$n(Cu) = \frac{m(Cu)}{M(Cu)} = \frac{32 \text{ г}}{64 \text{ г/моль}} = 0,5 \text{ моль}$

3. По стехиометрии, теоретическое количество вещества $CuCl_2$ равно количеству вещества $Cu$:

$n_{теор}(CuCl_2) = n(Cu) = 0,5 \text{ моль}$

4. Рассчитаем теоретическую массу $CuCl_2$, которая могла бы получиться:

$m_{теор}(CuCl_2) = n_{теор}(CuCl_2) \times M(CuCl_2) = 0,5 \text{ моль} \times 135 \text{ г/моль} = 67,5 \text{ г}$

5. Рассчитаем практическую массу $CuCl_2$ с учетом выхода продукта:

$m_{практ}(CuCl_2) = m_{теор}(CuCl_2) \times \eta = 67,5 \text{ г} \times 0,93 = 62,775 \text{ г}$

Ответ: Уравнения реакций приведены в решении. Масса хлорида меди(II), который может быть получен, составляет 62,775 г.