Вариант 3, страница 79 - гдз по химии 7-9 класс дидактические и диагностические материалы Аршанский, Белохвостов

Укажите вещество с ковалентной полярной связью:

Ковалентная полярная связь образуется между атомами разных неметаллов из-за разницы в их электроотрицательности, что приводит к смещению общей электронной пары к более электроотрицательному атому.

• а) бром ($Br_2$) — ковалентная неполярная связь, так как молекула состоит из двух одинаковых атомов.
• б) хлорид калия ($KCl$) — ионная связь, так как образована типичным металлом (калий) и типичным неметаллом (хлор).
• в) хлороводород ($HCl$) — ковалентная полярная связь, так как образована атомами двух разных неметаллов (водород и хлор) с разной электроотрицательностью.
• г) цинк ($Zn$) — металлическая связь, так как это металл.

Ответ: в) хлороводород.

2. Кто из учащихся прав?

Рассмотрим утверждения учащихся о строении и свойствах хлорида натрия ($NaCl$):

• а) Утверждение Марины неверно. Свойства вещества (например, высокая температура плавления, электропроводность расплава) напрямую определяются его строением (типом химической связи и кристаллической решетки).
• б) Утверждение Леши верно. Хлорид натрия — это соединение, образованное катионом натрия ($Na^+$) и анионом хлора ($Cl^-$). Связь между этими ионами является ионной, а кристаллическая решетка — ионной.
• в) Утверждение Васи неверно. У хлорида натрия действительно высокая температура плавления, но это свойство веществ с ионной кристаллической решеткой, а не с атомной. Вещества с атомной решеткой (например, алмаз, кремний) также имеют высокие температуры плавления, но $NaCl$ к ним не относится.
• г) Утверждение Саши неверно, так как он не согласен с Лешей, который высказал верное суждение.

Ответ: б) Леша, который считает структуру хлорида натрия ионной.

3. При вдохе млекопитающие поглощают кислород, а при выдохе — углекислый газ ($CO_2$). Какую степень окисления приобретает при этом кислород в результате химических реакций в организме?

Вдыхаемый кислород ($O_2$) — это простое вещество, степень окисления атомов в нем равна 0. В процессе клеточного дыхания кислород выступает в роли окислителя, принимая электроны. В результате он восстанавливается, образуя воду ($H_2O$), где степень окисления кислорода составляет -2.

Ответ: в) -2.

4. Выполняя домашний эксперимент по изучению растворимости различных веществ в воде, учащийся записал в тетради: $C_6H_{12}O_6, NaCl, Na_2CO_3$. Как вы считаете, какие вещества он изучал?

Рассмотрим растворимость перечисленных веществ в воде:

• $C_6H_{12}O_6$ (глюкоза) — хорошо растворима в воде.
• $NaCl$ (хлорид натрия, поваренная соль) — хорошо растворим в воде.
• $Na_2CO_3$ (карбонат натрия, кальцинированная сода) — хорошо растворим в воде.

Все перечисленные вещества относятся к хорошо растворимым в воде.

Ответ: в) хорошо растворимые.

5. Для растворения сахара юный химик налил в две банки горячую и холодную кипяченую воду. В какой банке сахар будет растворяться быстрее?

Скорость растворения большинства твердых веществ, включая сахар, увеличивается с повышением температуры растворителя (воды). Это происходит потому, что при более высокой температуре молекулы воды движутся быстрее, чаще и с большей энергией сталкиваются с кристаллами сахара, что ускоряет процесс перехода молекул сахара в раствор. Растворимость сахара также значительно возрастает с температурой.

Ответ: а) В банке с горячей водой, т. к. растворимость сахара увеличивается с повышением температуры.

6. Что вы посоветовали бы сделать для более быстрого растворения твердых веществ в воде?

Для ускорения процесса растворения твердого вещества в жидкости можно использовать следующие методы:

• Нагревание растворителя (увеличивает скорость движения молекул).
• Перемешивание (обеспечивает контакт ненасыщенного раствора с поверхностью растворяемого вещества).
• Измельчение растворяемого вещества (увеличивает площадь поверхности контакта между веществом и растворителем).

Из предложенных вариантов измельчение вещества является эффективным способом ускорения растворения. Охлаждение (б, г) замедлит процесс. Минеральная вода (в) не гарантирует ускорения растворения по сравнению с обычной водой.

Ответ: а) Измельчать вещества.

7. В какой кружке чай наиболее сладкий?

Наиболее сладким будет чай с самой высокой концентрацией сахара. Концентрацию можно оценить как отношение количества сахара к объему чая. Примем объем полной кружки за $V$, а массу одного кусочка сахара за $m$.

• а) Половина кружки чая и 2 кусочка сахара: концентрация $\sim \frac{2m}{0.5V} = \frac{4m}{V}$
• б) полная кружка чая и 2 кусочка сахара: концентрация $\sim \frac{2m}{V}$
• в) полная кружка чая и 1 кусочек сахара: концентрация $\sim \frac{1m}{V}$
• г) полная кружка чая и 3 кусочка сахара: концентрация $\sim \frac{3m}{V}$

Сравнивая полученные значения, видим, что самая высокая концентрация ($ \frac{4m}{V} $) в варианте (а).

Ответ: а) Половина кружки чая и 2 кусочка сахара.

8. В учебнике химии Леша обнаружил запись: $s(KNO_3) = 108 \text{ г}/100 \text{ г } H_2O; t = 60 \text{ °C}$.

1) Что показывает приведенная запись?

Эта запись означает, что растворимость ($s$) нитрата калия ($KNO_3$) при температуре ($t$) 60 °C составляет 108 граммов на 100 граммов воды. Другими словами, при 60 °C в 100 граммах воды можно растворить максимум 108 граммов нитрата калия для получения насыщенного раствора.

Ответ: Запись показывает максимальную массу нитрата калия (108 г), которая может раствориться в 100 г воды при температуре 60 °C.

2) Вычислите максимальную массу нитрата калия, который может раствориться в воде массой 200 г при температуре 60 °C.

Дано:

$s(KNO_3) = 108 \text{ г} / 100 \text{ г } H_2O$

$m(H_2O) = 200 \text{ г}$

Найти:

$m_{max}(KNO_3)$ — ?

Решение:

Составим пропорцию, исходя из данных о растворимости:

в 100 г $H_2O$ растворяется 108 г $KNO_3$

в 200 г $H_2O$ растворяется $x$ г $KNO_3$

$\frac{108 \text{ г}}{100 \text{ г}} = \frac{x}{200 \text{ г}}$

$x = \frac{108 \text{ г} \cdot 200 \text{ г}}{100 \text{ г}} = 108 \cdot 2 = 216 \text{ г}$

Ответ: 216 г.

9. Представьте себя шеф-поваром. [...]

Дано:

$m(раствора) = 6 \text{ кг}$

$\omega(NaCl) = 3\%$

$\rho(раствора) \approx \rho(H_2O) = 1 \text{ г/см}^3$

В системе СИ:

$m(раствора) = 6 \text{ кг}$

$\omega(NaCl) = 0.03$

$\rho(раствора) = 1000 \text{ кг/м}^3$

Найти:

1) Формулу для $\omega$

2) $m(NaCl)$, $V(H_2O)$

3) $C_M(NaCl)$

Решение:

1) Запишите формулу для вычисления массовой доли растворенного вещества в растворе.

Массовая доля ($\omega$) равна отношению массы растворенного вещества к массе всего раствора.

$\omega(\text{вещества}) = \frac{m(\text{вещества})}{m(\text{раствора})}$

Для выражения в процентах: $\omega(\%) = \frac{m(\text{вещества})}{m(\text{раствора})} \cdot 100\%$

Ответ: $\omega = \frac{m(\text{вещества})}{m(\text{раствора})}$.

2) Найдите массу (г) соли и объем (см³) воды, необходимые для приготовления указанного раствора.

Переведем массу раствора в граммы: $m(раствора) = 6 \text{ кг} = 6000 \text{ г}$.

Массовая доля соли: $\omega(NaCl) = 3\% = 0.03$.

Найдем массу соли:

$m(NaCl) = m(раствора) \cdot \omega(NaCl) = 6000 \text{ г} \cdot 0.03 = 180 \text{ г}$.

Масса раствора складывается из массы растворителя (воды) и массы растворенного вещества (соли):

$m(раствора) = m(H_2O) + m(NaCl)$.

Найдем массу воды:

$m(H_2O) = m(раствора) - m(NaCl) = 6000 \text{ г} - 180 \text{ г} = 5820 \text{ г}$.

Найдем объем воды, зная ее плотность ($\rho(H_2O) \approx 1 \text{ г/см}^3$):

$V(H_2O) = \frac{m(H_2O)}{\rho(H_2O)} = \frac{5820 \text{ г}}{1 \text{ г/см}^3} = 5820 \text{ см}^3$.

Ответ: Масса соли - 180 г, объем воды - 5820 см³.

3) Вычислите молярную концентрацию соли в растворе, приняв его плотность за 1 г/см³.

Молярная концентрация ($C_M$) — это отношение количества вещества ($n$) к объему раствора ($V$).

$C_M = \frac{n(NaCl)}{V(раствора)}$.

Найдем количество вещества $NaCl$:

Молярная масса $M(NaCl) = M(Na) + M(Cl) = 23 + 35.5 = 58.5 \text{ г/моль}$.

$n(NaCl) = \frac{m(NaCl)}{M(NaCl)} = \frac{180 \text{ г}}{58.5 \text{ г/моль}} \approx 3.077 \text{ моль}$.

Найдем объем раствора:

$V(раствора) = \frac{m(раствора)}{\rho(раствора)} = \frac{6000 \text{ г}}{1 \text{ г/см}^3} = 6000 \text{ см}^3 = 6 \text{ л}$.

Вычислим молярную концентрацию:

$C_M = \frac{3.077 \text{ моль}}{6 \text{ л}} \approx 0.513 \text{ моль/л (М)}$.

Ответ: $\approx 0.513 \text{ моль/л}$.

10. Хлорид кальция [...]

Дано:

$m(раствора \, Na_2CO_3) = 25 \text{ г}$

$\omega(Na_2CO_3) = 3\%$

В системе СИ:

$m(раствора \, Na_2CO_3) = 0.025 \text{ кг}$

$\omega(Na_2CO_3) = 0.03$

Найти:

1) Формулу $CaCl_2$, вид связи

2) Уравнение реакции, осадок

3) Тип реакции

4) $m(осадка)$

Решение:

1) Запишите химическую формулу хлорида кальция. Каким видом химической связи образовано это вещество?

Кальций ($Ca$) — металл 2-й группы, его ион имеет заряд +2 ($Ca^{2+}$). Хлор ($Cl$) — неметалл 7-й группы, его ион имеет заряд -1 ($Cl^-$). Для образования электронейтральной молекулы требуется два иона хлора на один ион кальция. Формула: $CaCl_2$. Связь между катионом металла и анионом неметалла является ионной.

Ответ: $CaCl_2$. Связь ионная.

2) Составьте уравнение химической реакции взаимодействия хлорида кальция и карбоната натрия в водном растворе. Пользуясь таблицей растворимости, укажите вещество, выпавшее в осадок.

При взаимодействии двух солей в растворе происходит реакция обмена ионами. $CaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 + 2NaCl$.

Согласно таблице растворимости, карбонат кальция ($CaCO_3$) является нерастворимым веществом и выпадает в осадок. Хлорид натрия ($NaCl$) хорошо растворим в воде.

Ответ: $CaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3\downarrow + 2NaCl$. Вещество, выпавшее в осадок — карбонат кальция ($CaCO_3$).

3) Укажите тип описанной химической реакции.

Реакция, в ходе которой два сложных вещества обмениваются своими составными частями, называется реакцией обмена. Так как реакция протекает в растворе между ионами, ее также можно классифицировать как реакцию ионного обмена.

Ответ: Реакция обмена (ионного обмена).

4) Вычислите массу осадка, который образовался при добавлении раствора хлорида кальция к 3%-ному раствору карбоната натрия массой 25 г.

Считаем, что хлорид кальция добавлен в избытке, и весь карбонат натрия вступает в реакцию. Найдем массу чистого $Na_2CO_3$ в растворе:

$m(Na_2CO_3) = m(раствора) \cdot \omega(Na_2CO_3) = 25 \text{ г} \cdot 0.03 = 0.75 \text{ г}$.

Найдем количество вещества $Na_2CO_3$:

$M(Na_2CO_3) = 2 \cdot 23 + 12 + 3 \cdot 16 = 106 \text{ г/моль}$.

$n(Na_2CO_3) = \frac{m}{M} = \frac{0.75 \text{ г}}{106 \text{ г/моль}} \approx 0.007075 \text{ моль}$.

Согласно уравнению реакции $CaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3\downarrow + 2NaCl$, из 1 моль $Na_2CO_3$ образуется 1 моль $CaCO_3$.

Следовательно, $n(CaCO_3) = n(Na_2CO_3) \approx 0.007075 \text{ моль}$.

Найдем массу осадка $CaCO_3$:

$M(CaCO_3) = 40 + 12 + 3 \cdot 16 = 100 \text{ г/моль}$.

$m(CaCO_3) = n(CaCO_3) \cdot M(CaCO_3) = 0.007075 \text{ моль} \cdot 100 \text{ г/моль} \approx 0.7075 \text{ г}$.

Округлим результат до сотых.

Ответ: $\approx 0.71 \text{ г}$.