Вариант 2, страница 93 - гдз по химии 7-9 класс дидактические и диагностические материалы Аршанский, Белохвостов

В вопросе идет речь о газе, который составляет 78% объема воздуха. Этим газом является азот. Исторически его называли «безжизненным воздухом», так как он не поддерживает горение и дыхание. Генри Кавендиш был одним из первых ученых, который выделил этот газ и определил его свойства.

Ответ: в) азот.

2. Галогены — это элементы 17-й группы Периодической системы (F, Cl, Br, I). В виде простых веществ они существуют как двухатомные молекулы. Фтор (F) — это галоген, следовательно, формула его простого вещества — $F_2$. Кислород (O) не является галогеном.

Ответ: а) $F_2$.

3. При комнатной температуре (около 20-25°C):

• $Cl_2$ (хлор) — желто-зеленый газ.
• $Br_2$ (бром) — тяжелая летучая жидкость красно-бурого цвета с резким запахом.
• $I_2$ (йод) — твердое вещество, кристаллы черно-серого цвета с металлическим блеском.
• $H_2$ (водород) — бесцветный газ.

Таким образом, вещество, являющееся жидкостью красно-бурого цвета, — это бром.

Ответ: б) $Br_2$.

4. Молекула $XeF_2$ (дифторид ксенона) в целом электронейтральна, поэтому сумма степеней окисления всех атомов в ней равна нулю. Степень окисления фтора в соединениях всегда равна -1. Пусть степень окисления ксенона (Xe) равна x. Тогда можно составить уравнение:

$x + 2 \cdot (-1) = 0$

$x - 2 = 0$

$x = +2$

Ответ: б) +2.

5. В соединении $ACl_3$ хлор, как правило, проявляет степень окисления -1. Так как молекула электронейтральна, сумма степеней окисления равна нулю. Следовательно, степень окисления элемента A должна быть +3.

$A^{+3}Cl_3^{-1}$

Рассмотрим предложенные варианты:

• $H_2$ (водород) — газ, проявляет степень окисления +1.
• $K$ (калий) — щелочной металл, проявляет степень окисления +1.
• $Mg$ (магний) — щелочноземельный металл, проявляет степень окисления +2.
• $Al$ (алюминий) — металл 13-й группы, проявляет характерную степень окисления +3. Реакция: $2Al + 3Cl_2 \rightarrow 2AlCl_3$.

Вещество А — это алюминий.

Ответ: г) Al.

6. Чтобы различить растворы серной ($H_2SO_4$) и хлороводородной ($HCl$) кислот, нужно использовать реагент, который будет по-разному взаимодействовать с сульфат-ионом ($SO_4^{2-}$) и хлорид-ионом ($Cl^−$). Качественной реакцией на сульфат-ион является его взаимодействие с ионами бария ($Ba^{2+}$) с образованием белого нерастворимого осадка сульфата бария ($BaSO_4$).

• а) $BaBr_2$ (бромид бария) — при добавлении к серной кислоте выпадет белый осадок: $H_2SO_4 + BaBr_2 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2HBr$. С хлороводородной кислотой видимых изменений не произойдет.
• б) $KNO_3$ (нитрат калия) — не реагирует ни с одной из кислот.
• в) $Na_2CO_3$ (карбонат натрия) — реагирует с обеими кислотами с выделением углекислого газа, что не позволит их различить: $2H^+ + CO_3^{2-} \rightarrow H_2O + CO_2\uparrow$.
• г) $MgBr_2$ (бромид магния) — не реагирует ни с одной из кислот.

Ответ: а) $BaBr_2$.

7. Оксид состава $Э_2О_5$ означает, что элемент Э проявляет в нем степень окисления +5 (так как у кислорода степень окисления -2). Рассмотрим предложенные реакции:

• а) Алюминий и кислород: $4Al + 3O_2 \rightarrow 2Al_2O_3$. Алюминий имеет степень окисления +3.
• б) Цинк и разбавленная серная кислота: $Zn + H_2SO_4 \rightarrow ZnSO_4 + H_2$. Оксид не образуется.
• в) Угарный газ и кислород: $2CO + O_2 \rightarrow 2CO_2$. В $CO_2$ углерод имеет степень окисления +4.
• г) Фосфор и кислород: $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$. Фосфор (элемент 15-й группы) имеет высшую степень окисления +5.

Ответ: г) фосфором и кислородом.

8. 1) Укажите модель молекулы вещества Y и его химическую формулу.

Вещество Y реагирует с водой с образованием сернистой кислоты $H_2SO_3$. Это означает, что Y является кислотным оксидом, соответствующим этой кислоте. Степень окисления серы в $H_2SO_3$ равна +4. Оксид, в котором сера имеет такую же степень окисления, — это оксид серы(IV) или сернистый газ, $SO_2$.

Молекула $SO_2$ имеет угловое (изогнутое) строение: центральный атом серы связан с двумя атомами кислорода. Этому строению соответствует модель, изображенная под буквой а).

Ответ: Модель а). Химическая формула: $SO_2$.

2) Составьте уравнение химической реакции между веществом Y и водой.

Реакция соединения оксида серы(IV) с водой приводит к образованию сернистой кислоты.

Ответ: $SO_2 + H_2O \rightarrow H_2SO_3$.

9. Для осуществления данной схемы превращений необходимо составить три уравнения реакций:

1. Получение кислорода из перманганата калия (термическое разложение):

$2KMnO_4 \xrightarrow{t} K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2\uparrow$

2. Получение оксида магния из кислорода (горение магния):

$2Mg + O_2 \xrightarrow{t} 2MgO$

3. Получение сульфата магния из оксида магния (реакция с серной кислотой):

$MgO + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + H_2O$

Ответ:

$2KMnO_4 \rightarrow K_2MnO_4 + MnO_2 + O_2$

$2Mg + O_2 \rightarrow 2MgO$

$MgO + H_2SO_4 \rightarrow MgSO_4 + H_2O$

10. 1) Составьте уравнение указанной химической реакции.

Реакция между цинком и соляной (хлороводородной) кислотой с образованием хлорида цинка и водорода.

Ответ: $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow$.

2) Укажите тип химической реакции.

Данная реакция, в которой простое вещество (цинк) вступает во взаимодействие со сложным веществом (соляная кислота) и замещает в нем атомы другого элемента (водорода), относится к реакциям замещения.

Ответ: Реакция замещения.

3) Укажите окислитель и восстановитель, покажите процессы окисления и восстановления.

Определим степени окисления элементов в реакции:

$Zn^0 + 2H^{+1}Cl^{-1} \rightarrow Zn^{+2}Cl_2^{-1} + H_2^0$

• Цинк ($Zn$) отдает электроны, его степень окисления повышается с 0 до +2. Он окисляется и является восстановителем.
• Водород ($H$) принимает электроны, его степень окисления понижается с +1 до 0. Он восстанавливается и является окислителем (в лице ионов $H^+$).

Процессы окисления и восстановления:

$Zn^0 - 2e^- \rightarrow Zn^{+2}$ (процесс окисления)

$2H^{+1} + 2e^- \rightarrow H_2^0$ (процесс восстановления)

Ответ: Восстановитель — $Zn^0$, окислитель — $H^{+1}$.

4) Вычислите объем (н. у.) водорода...

Дано:

$m(Zn) = 9,1 \text{ г}$

$\omega(HCl) = 16\% = 0,16$

$V(\text{р-ра } HCl) = 84,49 \text{ см}^3$

$\rho(\text{р-ра } HCl) = 1,08 \text{ г/см}^3$

Найти:

$V(H_2) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции:

$Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow$

2. Найдем количество вещества (моль) каждого из реагентов.

Для цинка (используем молярную массу $M(Zn) \approx 65 \text{ г/моль}$):

$n(Zn) = \frac{m(Zn)}{M(Zn)} = \frac{9,1 \text{ г}}{65 \text{ г/моль}} = 0,14 \text{ моль}$

Для соляной кислоты:

а) Масса раствора $HCl$: $m(\text{р-ра } HCl) = V(\text{р-ра } HCl) \cdot \rho(\text{р-ра } HCl) = 84,49 \text{ см}^3 \cdot 1,08 \text{ г/см}^3 = 91,2492 \text{ г}$

б) Масса чистого $HCl$: $m(HCl) = m(\text{р-ра } HCl) \cdot \omega(HCl) = 91,2492 \text{ г} \cdot 0,16 = 14,6 \text{ г}$

в) Количество вещества $HCl$ (молярная масса $M(HCl) = 1 + 35,5 = 36,5 \text{ г/моль}$):

$n(HCl) = \frac{m(HCl)}{M(HCl)} = \frac{14,6 \text{ г}}{36,5 \text{ г/моль}} = 0,4 \text{ моль}$

3. Определим, какой из реагентов находится в недостатке (лимитирующий реагент). По уравнению реакции на 1 моль $Zn$ требуется 2 моль $HCl$.

На имеющиеся 0,14 моль $Zn$ потребуется: $n_{треб}(HCl) = 2 \cdot n(Zn) = 2 \cdot 0,14 \text{ моль} = 0,28 \text{ моль}$.

В наличии имеется 0,4 моль $HCl$, что больше, чем 0,28 моль. Следовательно, соляная кислота находится в избытке, а цинк — в недостатке. Расчет продукта реакции (водорода) ведем по цинку.

4. Найдем количество вещества водорода. По уравнению реакции $n(H_2) = n(Zn)$.

$n(H_2) = 0,14 \text{ моль}$

5. Вычислим объем водорода при нормальных условиях (н. у.), где молярный объем газа $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$.

$V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = 0,14 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 3,136 \text{ л}$

Ответ: $V(H_2) = 3,136 \text{ л}$.