Решение задачи по химии: определение простых веществ

Хорошо, давайте разберем каждое задание по порядку.
Задание 1. Выберите два утверждения, в которых выделенное жирным шрифтом слово обозначает простое вещество. 1) В порошковых огнетушителях и противопожарных системах применяют соду. 2) Основным источником для получения жидкого топлива является нефть. 3) В состав кварца входит кремний. 4) Алмаз применяют для заточки режущего инструмента и в электронике. 5) Для вулканизации каучука с целью получения резины используют серу.
Решение: Простое вещество — это вещество, состоящее из атомов одного химического элемента. Рассмотрим каждое утверждение: 1) Сода — это сложное вещество (например, карбонат натрия \(Na_2CO_3\)). 2) Нефть — это смесь сложных органических веществ. 3) Кремний — это химический элемент, который в свободном виде является простым веществом. В составе кварца (\(SiO_2\)) кремний находится в виде атомов, но само слово "кремний" здесь обозначает химический элемент, а не простое вещество. Однако, в контексте школьной программы, часто подразумевается, что если элемент входит в состав соединения, то это не простое вещество. Но если бы было написано "в состав кварца входит простое вещество кремний", это было бы неверно. Здесь же речь идет о химическом элементе. 4) Алмаз — это аллотропная модификация углерода, является простым веществом. 5) Сера — это химический элемент, который в свободном виде является простым веществом.
В данном задании нужно выбрать утверждения, где выделенное слово обозначает простое вещество. Утверждение 4: Алмаз — это простое вещество (углерод). Утверждение 5: Сера — это простое вещество.
Ответ: 45
Задание 2. На рисунке изображена схема распределения электронов по электронным слоям атома некоторого химического элемента. \[ \text{(+Z) ) ) )} \\ \text{2e 8e 1e} \] Запишите в таблицу заряд ядра атома (X) данного химического элемента и номер группы (Y), в которой он расположен в Периодической системе Д. И. Менделеева. (Для записи ответа используйте арабские цифры.)
Решение: Схема распределения электронов: 2e, 8e, 1e. Общее количество электронов в атоме равно сумме электронов на всех слоях: \(2 + 8 + 1 = 11\) электронов. В нейтральном атоме количество электронов равно заряду ядра (порядковому номеру элемента). Следовательно, заряд ядра (X) равен 11. Элемент с порядковым номером 11 — это Натрий (Na). Натрий расположен в 3-м периоде (потому что у него 3 электронных слоя) и в I группе (потому что на внешнем слое 1 электрон). Таким образом, номер группы (Y) равен 1.
Ответ: X: 11 Y: 1
Задание 3. Расположите химические элементы 1) азот 2) углерод 3) алюминий в порядке усиления неметаллических свойств соответствующих простых веществ. Запишите номера элементов в соответствующем порядке.
Решение: Неметаллические свойства усиливаются в периодах слева направо и в группах снизу вверх. Расположим данные элементы в порядке возрастания их порядковых номеров: Алюминий (Al) — порядковый номер 13, 3-й период, III группа. Углерод (C) — порядковый номер 6, 2-й период, IV группа. Азот (N) — порядковый номер 7, 2-й период, V группа.
Сравним неметаллические свойства: 1. Алюминий — это металл, его неметаллические свойства выражены слабо. 2. Углерод и Азот — неметаллы. Они находятся во 2-м периоде. В одном периоде неметаллические свойства усиливаются с увеличением порядкового номера. Азот (V группа) находится правее Углерода (IV группа), поэтому неметаллические свойства Азота выражены сильнее, чем у Углерода.
Таким образом, порядок усиления неметаллических свойств: Алюминий (3) < Углерод (2) < Азот (1).
Ответ: 3 → 2 → 1
Задание 4. Установите соответствие между формулой вещества и степенью окисления брома в данном веществе: к каждой позиции, обозначенной буквой, подберите соответствующую позицию, обозначенную цифрой. ФОРМУЛА ВЕЩЕСТВА А) \(FeBr_3\) Б) \(NH_4BrO_3\) В) \(HBrO\) СТЕПЕНЬ ОКИСЛЕНИЯ БРОМА 1) -1 2) +3 3) +5 4) +1
Решение: Определим степень окисления брома в каждом веществе: А) \(FeBr_3\): Железо (Fe) в \(FeBr_3\) имеет степень окисления +3. Бром (Br) — это галоген, в бинарных соединениях с менее электроотрицательными элементами (как Fe) имеет степень окисления -1. Проверим: \(+3 + 3 \cdot (-1) = 0\). Значит, степень окисления брома в \(FeBr_3\) равна -1. Это соответствует цифре 1.
Б) \(NH_4BrO_3\): Это соль, состоящая из иона аммония \((NH_4)^+\) и бромат-иона \((BrO_3)^-\). В ионе аммония \((NH_4)^+\): водород имеет степень окисления +1, азот -3. \(-3 + 4 \cdot (+1) = +1\). В бромат-ионе \((BrO_3)^-\): кислород имеет степень окисления -2. Пусть степень окисления брома будет x. \(x + 3 \cdot (-2) = -1\) (так как заряд иона -1) \(x - 6 = -1\) \(x = +5\) Значит, степень окисления брома в \(NH_4BrO_3\) равна +5. Это соответствует цифре 3.
В) \(HBrO\): Водород (H) имеет степень окисления +1. Кислород (O) имеет степень окисления -2. Пусть степень окисления брома будет x. \(+1 + x + (-2) = 0\) \(x - 1 = 0\) \(x = +1\) Значит, степень окисления брома в \(HBrO\) равна +1. Это соответствует цифре 4.
Соответствие: А - 1 Б - 3 В - 4
Ответ: A: 1 Б: 3 В: 4
Задание 5. Из предложенного перечня выберите два вещества, содержащие ионную связь. 1) \(Li_2O\) 2) \(Ca\) 3) \(N_2O\) 4) \(MgF_2\) 5) \(CS_2\)
Решение: Ионная связь образуется между атомами металлов и неметаллов, когда разница в электроотрицательности достаточно велика (обычно более 1.7-2.0 по Полингу). Рассмотрим каждое вещество: 1) \(Li_2O\) (оксид лития): Литий (Li) — щелочной металл, Кислород (O) — неметалл. Связь между металлом и неметаллом, является ионной. 2) \(Ca\) (кальций): Это простое вещество, металл. В металлах металлическая связь. 3) \(N_2O\) (оксид азота(I)): Азот (N) и Кислород (O) — неметаллы. Связь между неметаллами, является ковалентной полярной. 4) \(MgF_2\) (фторид магния): Магний (Mg) — щелочноземельный металл, Фтор (F) — неметалл. Связь между металлом и неметаллом, является ионной. 5) \(CS_2\) (сероуглерод): Углерод (C) и Сера (S) — неметаллы. Связь между неметаллами, является ковалентной полярной.
Вещества, содержащие ионную связь: \(Li_2O\) и \(MgF_2\).
Ответ: 14
Задание 6. Выберите два верных продолжения для следующего утверждения: Среди химических элементов Na, Al, P... 1) наименьший радиус имеет атом натрия 2) наибольшее значение электроотрицательности имеет фосфор 3) степень окисления +3 в соединениях проявляет только алюминий 4) простое вещество-металл образует натрий и алюминий 5) кислотные оксиды образуют алюминий и фосфор
Решение: Рассмотрим элементы: Натрий (Na), Алюминий (Al), Фосфор (P). Их расположение в Периодической системе: Na: 3-й период, I группа Al: 3-й период, III группа P: 3-й период, V группа
1) Наименьший радиус имеет атом натрия. В одном периоде радиус атома уменьшается слева направо. Порядок радиусов: \(Na > Al > P\). Значит, наименьший радиус имеет фосфор, а не натрий. Утверждение неверно.
2) Наибольшее значение электроотрицательности имеет фосфор. В одном периоде электроотрицательность увеличивается слева направо. Порядок электроотрицательности: \(Na < Al < P\). Значит, наибольшее значение электроотрицательности имеет фосфор. Утверждение верно.
3) Степень окисления +3 в соединениях проявляет только алюминий. Алюминий (Al) всегда проявляет степень окисления +3. Натрий (Na) проявляет степень окисления +1. Фосфор (P) может проявлять степени окисления -3, +3, +5. Например, в \(PCl_3\) фосфор имеет степень окисления +3. Значит, утверждение "только алюминий" неверно, так как фосфор тоже может проявлять +3.
4) Простое вещество-металл образует натрий и алюминий. Натрий (Na) — это металл. Простое вещество натрий — металл. Алюминий (Al) — это металл. Простое вещество алюминий — металл. Фосфор (P) — это неметалл. Простое вещество фосфор — неметалл. Значит, утверждение верно.
5) Кислотные оксиды образуют алюминий и фосфор. Натрий (Na) образует основной оксид \(Na_2O\). Алюминий (Al) образует амфотерный оксид \(Al_2O_3\). Фосфор (P) образует кислотные оксиды, например, \(P_2O_3\) (оксид фосфора(III)) и \(P_2O_5\) (оксид фосфора(V)). Значит, утверждение неверно, так как алюминий образует амфотерный оксид, а не кислотный.
Верные утверждения: 2 и 4.
Ответ: 24
Задание 7. Из предложенного перечня веществ выберите соль и амфотерный оксид. 1) \(Ca(OH)_2\) 2) \(Al(OH)_3\) 3) \(ZnO\) 4) \(NaClO_4\) 5) \(FeO\) Запишите в поле ответа сначала номер соли, а затем номер амфотерного оксида.
Решение: Рассмотрим каждое вещество: 1) \(Ca(OH)_2\) (гидроксид кальция): Это основание (щелочь). 2) \(Al(OH)_3\) (гидроксид алюминия): Это амфотерный гидроксид. 3) \(ZnO\) (оксид цинка): Это амфотерный оксид. 4) \(NaClO_4\) (перхлорат натрия): Это соль (образована металлом Na и кислотным остатком \((ClO_4)^-\)). 5) \(FeO\) (оксид железа(II)): Это основной оксид.
Нам нужно выбрать соль и амфотерный оксид. Соль: \(NaClO_4\) (номер 4). Амфотерный оксид: \(ZnO\) (номер 3).
Ответ: 43
Задание 8. Какие два из перечисленных веществ вступают в реакцию с оксидом кальция? 1) \(Fe(OH)_2\) 2) \(NO\) 3) \(HNO_3\) 4) \(SiO_2\) 5) \(Na_2S\)
Решение: Оксид кальция (CaO) — это основной оксид. Основные оксиды реагируют с кислотными оксидами, кислотами и амфотерными оксидами/гидроксидами.
Рассмотрим каждое вещество: 1) \(Fe(OH)_2\) (гидроксид железа(II)): Это нерастворимое основание. Основные оксиды не реагируют с основаниями. Реакция не идет. 2) \(NO\) (оксид азота(II)): Это несолеобразующий оксид. Несолеобразующие оксиды не реагируют с основными оксидами. Реакция не идет. 3) \(HNO_3\) (азотная кислота): Это кислота. Основные оксиды реагируют с кислотами с образованием соли и воды. \(CaO + 2HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + H_2O\) Реакция идет. 4) \(SiO_2\) (оксид кремния(IV)): Это кислотный оксид. Основные оксиды реагируют с кислотными оксидами с образованием соли. \(CaO + SiO_2 \rightarrow CaSiO_3\) Реакция идет. 5) \(Na_2S\) (сульфид натрия): Это соль. Основные оксиды обычно не реагируют с солями. Реакция не идет.
Вещества, вступающие в реакцию с оксидом кальция: \(HNO_3\) и \(SiO_2\).
Ответ: 34