Вариант 2, страница 100 - гдз по химии 7-9 класс дидактические и диагностические материалы Аршанский, Белохвостов

Укажите аллотропные модификации углерода:

Аллотропия — это способность химического элемента существовать в виде двух или более простых веществ, различных по строению и свойствам. Аллотропными модификациями углерода являются алмаз, графит, карбин, фуллерены и графен. Кислород и озон — это аллотропные модификации кислорода. Сера ромбическая и пластическая — аллотропные модификации серы. Карбид — это соединение углерода с металлом или менее электроотрицательным элементом, а не простое вещество. Из предложенных вариантов правильным является "алмаз и графит".

Ответ: б) алмаз и графит.

2. Азот имеет степень окисления +4 в соединении, которому соответствует химическая формула:

Для определения степени окисления азота в каждом соединении, будем исходить из того, что степень окисления кислорода в оксидах и кислотах почти всегда равна -2, водорода в соединениях с неметаллами +1, а у простых веществ степень окисления равна 0. Сумма степеней окисления всех атомов в нейтральной молекуле равна нулю.

• а) $N_2$: простое вещество, поэтому степень окисления азота равна 0.
• б) $NH_3$: степень окисления H равна +1. Обозначим степень окисления N за x. Тогда $x + 3 \cdot (+1) = 0$, откуда $x = -3$.
• в) $HNO_3$: степень окисления H равна +1, O равна -2. Обозначим степень окисления N за x. Тогда $+1 + x + 3 \cdot (-2) = 0$, откуда $x - 5 = 0$, $x = +5$.
• г) $NO_2$: степень окисления O равна -2. Обозначим степень окисления N за x. Тогда $x + 2 \cdot (-2) = 0$, откуда $x - 4 = 0$, $x = +4$.

Ответ: г) $NO_2$.

3. Газ А не имеет запаха и плохо растворяется в воде. При добавлении к водному раствору газа А нескольких капель лакмуса раствор приобретает розовую окраску. Укажите название газа А:

Розовая окраска лакмуса свидетельствует о слабокислой среде. Рассмотрим предложенные газы:

• а) Углекислый газ ($CO_2$) не имеет запаха, плохо растворяется в воде, образуя слабую угольную кислоту ($H_2CO_3$), которая окрашивает лакмус в розовый цвет. Это соответствует условию.
• б) Аммиак ($NH_3$) имеет резкий запах, хорошо растворяется в воде, образуя слабое основание ($NH_3 \cdot H_2O$), которое окрашивает лакмус в синий цвет.
• в) Хлороводород ($HCl$) имеет резкий запах, очень хорошо растворяется в воде, образуя сильную соляную кислоту, которая окрашивает лакмус в красный цвет.
• г) Угарный газ ($CO$) не имеет запаха, очень плохо растворяется в воде и является несолеобразующим оксидом, поэтому не изменяет окраску лакмуса.

Ответ: а) углекислый газ.

4. Укажите название вещества, при действии которого на медь наблюдается выделение бурого газа:

Бурый газ — это диоксид азота ($NO_2$). Он выделяется при реакции металлов, стоящих в ряду активности после водорода (например, меди), с концентрированной азотной кислотой. Реакция с разбавленной азотной кислотой также возможна, но при этом выделяется бесцветный газ NO, который буреет на воздухе. Так как в вопросе говорится о непосредственном выделении бурого газа, речь идет о реакции с азотной кислотой.

Уравнение реакции: $Cu + 4HNO_3(конц.) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 \uparrow + 2H_2O$.

Ответ: г) азотная кислота.

5. Оксид состава ЭО₂ образуется в результате реакции между:

Рассмотрим продукты реакций в каждом варианте:

• а) кремниевой кислотой и гидроксидом натрия: $H_2SiO_3 + 2NaOH \rightarrow Na_2SiO_3 + 2H_2O$. Образуется соль и вода.
• б) медью и разбавленной азотной кислотой: $3Cu + 8HNO_3(разб.) \rightarrow 3Cu(NO_3)_2 + 2NO \uparrow + 4H_2O$. Образуется оксид состава ЭО.
• в) углеродом и углекислым газом: $C + CO_2 \xrightarrow{t} 2CO$. Образуется оксид состава ЭО.
• г) карбонатом натрия и соляной кислотой: $Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2 \uparrow$. Образуется оксид углерода(IV) $CO_2$, который соответствует формуле ЭО₂.

Ответ: г) карбонатом натрия и соляной кислотой.

6. Укажите сумму коэффициентов в химическом уравнении, соответствующем схеме: $Na_2SiO_3 + HCl \rightarrow$

Это реакция обмена между солью слабой кислоты (кремниевой) и сильной кислотой (соляной). В результате образуется соль сильной кислоты и слабая кислота, которая выпадает в осадок.

Уравнение реакции: $Na_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2SiO_3 \downarrow$.

Коэффициенты в уравнении: 1, 2, 2, 1.

Сумма коэффициентов: $1 + 2 + 2 + 1 = 6$.

Ответ: б) 6.

7. Разбавленные растворы серной и азотной кислот можно различить при помощи раствора соли, химическая формула которой:

Для различения серной ($H_2SO_4$) и азотной ($HNO_3$) кислот необходимо использовать реагент, который будет по-разному взаимодействовать с сульфат-ионом ($SO_4^{2-}$) и нитрат-ионом ($NO_3^-$). Качественной реакцией на сульфат-ион является реакция с растворимыми солями бария, в результате которой образуется белый нерастворимый в кислотах осадок сульфата бария ($BaSO_4$).

• а) KCl: не даст видимых изменений ни с одной из кислот.
• б) Na₂CO₃: будет реагировать с обеими кислотами с выделением газа $CO_2$.
• в) MgBr₂: не даст видимых изменений ни с одной из кислот.
• г) $BaCl_2$: с серной кислотой образует белый осадок $BaSO_4$, а с азотной кислотой реакции с видимыми изменениями не происходит, так как нитрат бария растворим.

Реакция: $H_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HCl$.

Ответ: г) $BaCl_2$.

8. Вещество Y вступает в реакцию с раствором гидроксида натрия с образованием соли состава $Na_2CO_3$.

1) Укажите химическую формулу вещества Y.

Соль карбонат натрия ($Na_2CO_3$) может быть получена при реакции гидроксида натрия ($NaOH$) с веществом, содержащим углерод в степени окисления +4. Таким веществом может быть оксид углерода(IV) ($CO_2$) или угольная кислота ($H_2CO_3$). Чаще всего в таких заданиях подразумевается оксид.

Ответ: $CO_2$.

2) Составьте уравнение химической реакции между веществом Y и гидроксидом натрия.

Оксид углерода(IV) является кислотным оксидом и реагирует со щелочью с образованием соли и воды. Для образования средней соли ($Na_2CO_3$) необходимо соотношение реагентов 1:2.

Ответ: $CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$.

9. Составьте три уравнения химических реакций, соответствующих схеме превращений веществ: $Si \rightarrow SiO_2 \rightarrow Na_2SiO_3 \rightarrow H_2SiO_3$.

1. $Si \rightarrow SiO_2$: Кремний сгорает в кислороде при нагревании, образуя оксид кремния(IV).

$Si + O_2 \xrightarrow{t} SiO_2$

2. $SiO_2 \rightarrow Na_2SiO_3$: Оксид кремния(IV) — кислотный оксид, он реагирует с растворами щелочей или основными оксидами при сплавлении, образуя силикаты.

$SiO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SiO_3 + H_2O$

3. $Na_2SiO_3 \rightarrow H_2SiO_3$: Силикат натрия — соль слабой кислоты. При действии более сильной кислоты (например, соляной или даже угольной) кремниевая кислота вытесняется из соли и выпадает в виде гелеобразного осадка.

$Na_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow H_2SiO_3 \downarrow + 2NaCl$

Ответ:

1) $Si + O_2 \xrightarrow{t} SiO_2$

2) $SiO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SiO_3 + H_2O$

3) $Na_2SiO_3 + 2HCl \rightarrow H_2SiO_3 \downarrow + 2NaCl$

10. Нитрат аммония используется садоводами-любителями...

1) Составьте уравнение указанной химической реакции.

Нитрат аммония ($NH_4NO_3$) получают взаимодействием аммиака ($NH_3$) с азотной кислотой ($HNO_3$).

Ответ: $NH_3 + HNO_3 \rightarrow NH_4NO_3$.

2) Укажите тип химической реакции.

В этой реакции из двух исходных веществ (аммиак и азотная кислота) образуется одно сложное вещество (нитрат аммония). Такой тип реакций называется реакцией соединения. Также это реакция нейтрализации между основанием и кислотой.

Ответ: Реакция соединения.

3) Садовод-любитель прочитал, что под каждое плодовое дерево необходимо внести 38,5 г азота. На его участке 11 деревьев. Вычислите массу нитрата аммония, необходимого садоводу-любителю для подкормки всех деревьев.

Дано:

Масса азота на одно дерево, $m(N)_{1} = 38,5 \text{ г}$

Количество деревьев, $N = 11$

Найти:

Общая масса нитрата аммония, $m(NH_4NO_3)_{общ} - ?$

Решение:

1. Найдем общую массу азота, необходимую для всех деревьев:

$m(N)_{общ} = m(N)_{1} \cdot N = 38,5 \text{ г} \cdot 11 = 423,5 \text{ г}$

2. Рассчитаем молярную массу нитрата аммония $NH_4NO_3$:

$M(NH_4NO_3) = M(N) \cdot 2 + M(H) \cdot 4 + M(O) \cdot 3 = 14 \cdot 2 + 1 \cdot 4 + 16 \cdot 3 = 28 + 4 + 48 = 80 \text{ г/моль}$

3. Найдем массовую долю азота в нитрате аммония:

$\omega(N) = \frac{2 \cdot M(N)}{M(NH_4NO_3)} = \frac{2 \cdot 14}{80} = \frac{28}{80} = 0,35$ (или 35%)

4. Рассчитаем массу нитрата аммония, содержащую 423,5 г азота:

$m(NH_4NO_3)_{общ} = \frac{m(N)_{общ}}{\omega(N)} = \frac{423,5 \text{ г}}{0,35} = 1210 \text{ г}$

Ответ: 1210 г.

4) Вычислите объем (н. у.) аммиака, который расходуется для синтеза аммиачной селитры, затраченной садоводом-любителем для подкормки деревьев, если предположить, что выход реакции составляет 70 %.

Дано:

Масса полученного нитрата аммония (практическая), $m_{практ}(NH_4NO_3) = 1210 \text{ г}$

Выход реакции, $\eta = 70 \% = 0,7$

Молярный объем газа при н.у., $V_m = 22,4 \text{ л/моль}$

Найти:

Объем аммиака, $V(NH_3) - ?$

Решение:

1. Найдем количество вещества (моль) нитрата аммония, которое было получено практически:

$n_{практ}(NH_4NO_3) = \frac{m_{практ}(NH_4NO_3)}{M(NH_4NO_3)} = \frac{1210 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 15,125 \text{ моль}$

2. Рассчитаем теоретически необходимое количество вещества нитрата аммония, учитывая выход реакции:

$\eta = \frac{n_{практ}}{n_{теор}} \Rightarrow n_{теор}(NH_4NO_3) = \frac{n_{практ}(NH_4NO_3)}{\eta} = \frac{15,125 \text{ моль}}{0,7} \approx 21,607 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции $NH_3 + HNO_3 \rightarrow NH_4NO_3$ видно, что количество вещества аммиака равно количеству вещества нитрата аммония ($n(NH_3) : n(NH_4NO_3) = 1:1$). Следовательно, для синтеза потребуется теоретическое количество аммиака:

$n(NH_3) = n_{теор}(NH_4NO_3) \approx 21,607 \text{ моль}$

4. Найдем объем этого количества аммиака при нормальных условиях:

$V(NH_3) = n(NH_3) \cdot V_m = 21,607 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} \approx 484 \text{ л}$

Ответ: 484 л.