Вариант 3, страница 102 - гдз по химии 7-9 класс дидактические и диагностические материалы Аршанский, Белохвостов

Укажите аллотропные модификации фосфора:

Аллотропные модификации — это различные простые вещества, состоящие из атомов одного и того же химического элемента. Для фосфора известны такие модификации, как белый, красный, черный и фиолетовый фосфор. Варианты а) и б) являются аллотропными модификациями кислорода и углерода соответственно. Вариант в) представляет собой соединения фосфора, а не его простые вещества.

Ответ: г) фосфор белый и красный.

2. Углерод имеет степень окисления –4 в соединении, которому соответствует химическая формула:

Степень окисления элемента в соединении определяется исходя из предположения, что все связи являются ионными.

• а) C₆₀ (фуллерен) — простое вещество, степень окисления углерода равна 0.
• б) CH₄ (метан) — степень окисления водорода в соединениях с неметаллами +1. Сумма степеней окисления в молекуле равна 0. Пусть степень окисления углерода равна x: $x + 4 \cdot (+1) = 0$, откуда $x = -4$.
• в) H₂CO₃ (угольная кислота) — степень окисления водорода +1, кислорода –2. $2 \cdot (+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$, откуда $x = +4$.
• г) CO (угарный газ) — степень окисления кислорода –2. $x + (-2) = 0$, откуда $x = +2$.

Ответ: б) CH₄.

3. Белый порошок А хорошо растворяется в воде. При добавлении к полученному раствору нескольких капель метилового оранжевого раствор становится красным. Укажите вещество А:

Метиловый оранжевый индикатор становится красным в кислой среде (pH < 3,1). Следовательно, вещество А при растворении в воде образует кислоту.

• а) Фосфор в воде не растворяется.
• б) Оксид фосфора(V) ($P₂O₅$, точнее $P₄O₁₀$) — белый порошок, который бурно реагирует с водой с образованием фосфорной кислоты: $P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$. Раствор кислоты окрасит метиловый оранжевый в красный цвет.
• в) Хлорид натрия (NaCl) образует нейтральный раствор.
• г) Карбонат натрия (Na₂CO₃) образует щелочной раствор из-за гидролиза по аниону.

Ответ: б) оксид фосфора(V).

4. Укажите название вещества, при действии которого на раствор силиката натрия образуется студенистый осадок:

Студенистый осадок в данном случае — это кремниевая кислота ($H₂SiO₃$). Она является очень слабой кислотой и может быть вытеснена из своих солей (силикатов) более сильными кислотами. Угольная кислота ($H₂CO₃$), образующаяся при растворении углекислого газа ($CO₂$) в воде, является более сильной, чем кремниевая. Реакция: $Na_2SiO_3 + CO_2 + H_2O \rightarrow Na_2CO_3 + H_2SiO_3 \downarrow$. Аммиак образует щелочную среду, а гидроксид натрия и хлорид натрия не вызовут осаждения кремниевой кислоты.

Ответ: а) углекислый газ.

5. Оксид состава ЭО₂ образуется в результате реакции между:

Оксид состава ЭО₂ — это оксид, в котором элемент Э имеет степень окисления +4.

• а) $H₂SiO₃ + 2NaOH \rightarrow Na₂SiO₃ + 2H₂O$. Оксид не образуется.
• б) $Cu + 4HNO_3(конц.) \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NO_2 \uparrow + 2H_2O$. Образуется оксид азота(IV) — $NO₂$, который соответствует формуле ЭО₂.
• в) $NH₃ + HCl \rightarrow NH₄Cl$. Оксид не образуется.
• г) $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$. Образуется оксид $P₂O₅$, который не соответствует формуле ЭО₂.

Ответ: б) медью и концентрированной азотной кислотой.

6. Укажите сумму коэффициентов в химическом уравнении, соответствующем схеме: Na₂CO₃ + HNO₃ →

Это реакция ионного обмена между солью и кислотой. Продуктами являются новая соль (нитрат натрия), вода и углекислый газ (т.к. угольная кислота неустойчива). Схема реакции: $Na_2CO_3 + HNO_3 \rightarrow NaNO_3 + H_2O + CO_2$. Уравняем реакцию: $Na_2CO_3 + 2HNO_3 \rightarrow 2NaNO_3 + H_2O + CO_2$. Сумма коэффициентов: $1 + 2 + 2 + 1 + 1 = 7$.

Ответ: в) 7.

7. Разбавленные растворы фосфата и нитрата натрия можно различить при помощи раствора соли, химическая формула которой:

Для различения растворов $Na₃PO₄$ и $NaNO₃$ нужен реагент, который даст видимый эффект (осадок или газ) с одним из ионов ($PO₄^{3-}$ или $NO₃⁻$), но не с другим. Качественной реакцией на фосфат-ион является реакция с ионами серебра $Ag⁺$, в результате которой образуется характерный желтый осадок фосфата серебра ($Ag₃PO₄$). $3AgNO_3 + Na_3PO_4 \rightarrow Ag_3PO_4 \downarrow + 3NaNO_3$. С нитратом натрия нитрат серебра не реагирует. Другие предложенные соли ($KCl, K₂CO₃, K₂SO₄$) не образуют осадков ни с фосфатом натрия, ни с нитратом натрия.

Ответ: в) AgNO₃.

8. Вещество Y вступает в реакцию с раствором гидроксида натрия с образованием соли состава Na₂SiO₃.

1) Укажите химическую формулу вещества Y.

Соль $Na₂SiO₃$ (силикат натрия) образуется при реакции щелочи ($NaOH$) с веществом, обладающим кислотными свойствами и содержащим кремний. Таким веществом является кислотный оксид кремния(IV) — $SiO₂$.

Ответ: $SiO_2$.

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

Реакция между кислотным оксидом и щелочью: $SiO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SiO_3 + H_2O$.

Ответ: $SiO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2SiO_3 + H_2O$.

9. Составьте три уравнения химических реакций, соответствующих схеме превращений веществ: P → P₂O₅ → Na₃PO₄ → H₃PO₄.

1. $P \rightarrow P_2O_5$: Горение фосфора в избытке кислорода.

   $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

2. $P_2O_5 \rightarrow Na_3PO_4$: Реакция кислотного оксида фосфора(V) с избытком щелочи (гидроксида натрия) с образованием средней соли.

   $P_2O_5 + 6NaOH \rightarrow 2Na_3PO_4 + 3H_2O$

3. $Na_3PO_4 \rightarrow H_3PO_4$: Вытеснение слабой фосфорной кислоты из ее соли более сильной кислотой, например, соляной или серной.

   $Na_3PO_4 + 3HCl \rightarrow H_3PO_4 + 3NaCl$

Ответ:

1) $4P + 5O_2 \rightarrow 2P_2O_5$

2) $P_2O_5 + 6NaOH \rightarrow 2Na_3PO_4 + 3H_2O$

3) $Na_3PO_4 + 3HCl \rightarrow H_3PO_4 + 3NaCl$

10. Нитрат аммония используется садоводами-любителями...

1) Составьте уравнение указанной химической реакции.

Реакция получения нитрата аммония ($NH₄NO₃$) из аммиака ($NH₃$) и азотной кислоты ($HNO₃$).

Ответ: $NH_3 + HNO_3 \rightarrow NH_4NO_3$.

2) Укажите тип химической реакции.

Два вещества соединяются в одно более сложное. Это реакция соединения.

Ответ: Реакция соединения.

3) Садовод-любитель прочитал, что под каждое плодовое дерево необходимо внести 38,5 г азота. На его участке 12 деревьев. Вычислите массу нитрата аммония, необходимого садоводу-любителю для подкормки всех деревьев.

Дано:

Масса азота на одно дерево ($m_{N/дер.}$) = 38,5 г

Количество деревьев ($N_{дер.}$) = 12

Найти:

Масса нитрата аммония ($m(NH_4NO_3)$) — ?

Решение:

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

$m_{N(общ.)} = m_{N/дер.} \cdot N_{дер.} = 38,5 \text{ г} \cdot 12 = 462 \text{ г}$

2. Рассчитаем молярную массу нитрата аммония ($NH₄NO₃$):

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

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. Вычислим массу нитрата аммония, содержащую 462 г азота:

$m(NH_4NO_3) = \frac{m_{N(общ.)}}{\omega(N)} = \frac{462 \text{ г}}{0,35} = 1320 \text{ г}$

1320 г = 1,32 кг.

Ответ: 1320 г (или 1,32 кг).

4) Вычислите объем (н. у.) аммиака, который расходуется для синтеза аммиачной селитры, затраченной садоводом-любителем, если предположить, что выход реакции составляет 73 %.

Дано:

Масса полученного нитрата аммония ($m_{практ.}(NH_4NO_3)$) = 1320 г

Выход реакции ($\eta$) = 73 % = 0,73

Молярный объем газа при н.у. ($V_m$) = 22,4 л/моль

Найти:

Объем аммиака ($V(NH_3)$) — ?

Решение:

1. Уравнение реакции: $NH_3 + HNO_3 \rightarrow NH_4NO_3$.

2. Найдем количество вещества практически полученного нитрата аммония:

$n_{практ.}(NH_4NO_3) = \frac{m_{практ.}(NH_4NO_3)}{M(NH_4NO_3)} = \frac{1320 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 16,5 \text{ моль}$

3. По уравнению реакции, для получения 1 моль $NH₄NO₃$ требуется 1 моль $NH₃$. Теоретическое количество $NH₃$, которое должно было бы прореагировать для получения 16,5 моль продукта, равно 16,5 моль.

$n_{теор.}(NH_3) = n_{практ.}(NH_4NO_3) = 16,5 \text{ моль}$

4. Учтем выход реакции, чтобы найти количество аммиака, которое необходимо было взять для реакции:

$\eta = \frac{n_{практ.}(прод.)}{n_{теор.}(прод.)} = \frac{n_{практ.}(NH_4NO_3)}{n_{взятого}(NH_3)}$

$n_{взятого}(NH_3) = \frac{n_{практ.}(NH_4NO_3)}{\eta} = \frac{16,5 \text{ моль}}{0,73} \approx 22,60 \text{ моль}$

5. Вычислим объем этого количества аммиака при нормальных условиях (н. у.):

$V(NH_3) = n_{взятого}(NH_3) \cdot V_m = 22,60 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} \approx 506,3 \text{ л}$

Ответ: ~506,3 л.