Часть А
А7. Запись 6Н означает:
Правильный ответ: г) 6 атомов водорода.
Пояснение: Цифра перед химическим символом элемента (например, 6Н) указывает на количество отдельных атомов этого элемента. Если бы речь шла о молекулах, то была бы указана молекула, например, \(6H_2\) означало бы 6 молекул водорода.
А8. Сера проявляет наименьшую валентность в соединении с формулой:
Правильный ответ: а) \(H_2S\).
Пояснение:
- В \(H_2S\): Водород всегда одновалентен. Значит, два атома водорода дают общую валентность 2. Сера в этом соединении двухвалентна.
- В \(SO_2\): Кислород всегда двухвалентен. Два атома кислорода дают общую валентность 4. Сера в этом соединении четырехвалентна.
- В \(S_2\): Это простое вещество, валентность серы равна 0. Однако, обычно под валентностью в соединениях подразумевают валентность в химических соединениях с другими элементами. Если же рассматривать \(S_2\) как молекулу, то валентность серы в ней равна 1 (каждый атом серы связан с другим атомом серы).
- В \(SO_3\): Кислород всегда двухвалентен. Три атома кислорода дают общую валентность 6. Сера в этом соединении шестивалентна.
Сравнивая валентности (2, 4, 6), наименьшая валентность серы в соединениях из предложенных вариантов - 2 в \(H_2S\).
А9. Массовая доля алюминия в оксиде алюминия \(Al_2O_3\) равна:
Правильный ответ: а) 52,94%.
Пояснение:
Для расчета массовой доли элемента в соединении используется формула:
\[ \omega(Э) = \frac{n \cdot Ar(Э)}{Mr(соединения)} \cdot 100\% \]Где:
- \(\omega(Э)\) - массовая доля элемента.
- \(n\) - количество атомов элемента в формуле.
- \(Ar(Э)\) - относительная атомная масса элемента (берется из таблицы Менделеева).
- \(Mr(соединения)\) - относительная молекулярная масса соединения.
Для \(Al_2O_3\):
- \(Ar(Al) \approx 27\)
- \(Ar(O) \approx 16\)
Рассчитаем относительную молекулярную массу \(Al_2O_3\):
\[ Mr(Al_2O_3) = 2 \cdot Ar(Al) + 3 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 27 + 3 \cdot 16 = 54 + 48 = 102 \]Рассчитаем массовую долю алюминия \(\omega(Al)\):
\[ \omega(Al) = \frac{2 \cdot Ar(Al)}{Mr(Al_2O_3)} \cdot 100\% = \frac{2 \cdot 27}{102} \cdot 100\% = \frac{54}{102} \cdot 100\% \approx 0.5294 \cdot 100\% \approx 52.94\% \]Часть В
В1. Рассчитайте относительные молекулярные массы и поставьте вместо звездочки знак больше (>) или меньше (<) \(Mr(Al_2O_3) * Mr(Ag_2O)\).
Решение:
1. Рассчитаем относительную молекулярную массу \(Al_2O_3\):
- \(Ar(Al) \approx 27\)
- \(Ar(O) \approx 16\)
2. Рассчитаем относительную молекулярную массу \(Ag_2O\):
- \(Ar(Ag) \approx 108\)
- \(Ar(O) \approx 16\)
3. Сравним полученные значения:
\[ 102 < 232 \]Значит, вместо звездочки нужно поставить знак "<".
Ответ: \(Mr(Al_2O_3) < Mr(Ag_2O)\).
В2. Определите валентность элементов по формуле:
Решение:
- HBr:
- Водород (H) всегда одновалентен.
- Бром (Br) в этом соединении одновалентен.
- \(CH_4\):
- Водород (H) всегда одновалентен.
- Углерод (C) в этом соединении четырехвалентен (так как связан с четырьмя одновалентными атомами водорода).
- \(N_2O_5\):
- Кислород (O) всегда двухвалентен. Общая валентность пяти атомов кислорода: \(5 \cdot 2 = 10\).
- Азот (N) в этом соединении пятивалентен (так как два атома азота делят общую валентность 10, то на каждый атом азота приходится \(10 / 2 = 5\)).
- CuO:
- Кислород (O) всегда двухвалентен.
- Медь (Cu) в этом соединении двухвалентна.
В3. Напишите формулы соединений:
Решение:
a) оксида магния: MgO
Пояснение: Магний (Mg) - элемент II группы, проявляет валентность II. Кислород (O) - элемент VI группы, проявляет валентность II. Так как валентности равны, индексы не нужны.
b) оксида хлора (VII): \(Cl_2O_7\)
Пояснение: Хлор (Cl) проявляет валентность VII. Кислород (O) проявляет валентность II. Используем правило "крест-накрест": индекс у хлора будет 2, у кислорода - 7.
c) оксида углерода (IV): \(CO_2\)
Пояснение: Углерод (C) проявляет валентность IV. Кислород (O) проявляет валентность II. Сокращаем валентности (4 и 2) на 2. Получаем 2 и 1. Индекс у углерода будет 1 (не пишем), у кислорода - 2.
d) оксида серы (IV): \(SO_2\)
Пояснение: Сера (S) проявляет валентность IV. Кислород (O) проявляет валентность II. Сокращаем валентности (4 и 2) на 2. Получаем 2 и 1. Индекс у серы будет 1 (не пишем), у кислорода - 2.
В4. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций, укажите тип реакции:
Решение:
1. \(H_2S + O_2 = S + H_2O\)
Расстановка коэффициентов:
\[ 2H_2S + O_2 = 2S + 2H_2O \]Тип реакции: Окислительно-восстановительная реакция (ОВР). Также можно назвать реакцией замещения (сера замещает кислород в воде, но это не совсем корректно, так как это горение). Более точно - это реакция горения (окисления) сероводорода.
2. \(MnO_2 + Al = Mn + Al_2O_3\)
Расстановка коэффициентов:
\[ 3MnO_2 + 4Al = 3Mn + 2Al_2O_3 \]Тип реакции: Окислительно-восстановительная реакция (ОВР). Также это реакция замещения (алюминий вытесняет марганец из его оксида).
3. \(KOH + HCl = KClO + KCl + H_2O\)
Это уравнение не совсем корректно в таком виде, так как \(KOH + HCl\) обычно дает \(KCl + H_2O\) (реакция нейтрализации). Если же подразумевается реакция с образованием гипохлорита калия, то это реакция хлора с гидроксидом калия, а не соляной кислоты. Предположим, что это реакция диспропорционирования хлора в щелочной среде, но тогда исходные вещества другие. Если же это реакция между \(KOH\) и \(HCl\) с образованием \(KClO\), то это возможно только при определенных условиях и с участием окислителя. Однако, если принять уравнение как есть и просто расставить коэффициенты, то это будет сложная ОВР. Давайте предположим, что это опечатка и имелось в виду что-то другое, или же это реакция, где \(HCl\) выступает не только как кислота, но и как источник хлора для окисления. Если это реакция, где \(HCl\) окисляется до \(Cl_2\), а затем \(Cl_2\) реагирует с \(KOH\), то это сложный процесс. Но если мы просто расставляем коэффициенты в данном уравнении, то это будет выглядеть так:
Расстановка коэффициентов (если принять уравнение как есть):
Это уравнение является сложным и, вероятно, не является элементарной реакцией. Если это реакция диспропорционирования хлора в щелочной среде, то она выглядит так:
\[ 2KOH + Cl_2 = KClO + KCl + H_2O \]Но в задании дано \(KOH + HCl\). Если это реакция между \(KOH\) и \(HCl\) с образованием \(KClO\), то это не стандартная реакция. Возможно, это ошибка в условии. Если же мы должны расставить коэффициенты в том, что дано, то это будет очень сложная ОВР, где хлор из \(HCl\) должен быть окислен до \(+1\) в \(KClO\) и восстановлен до \(-1\) в \(KCl\). Это не происходит напрямую между \(KOH\) и \(HCl\).
Давайте предположим, что это опечатка и имелось в виду:
Вариант 1: Реакция нейтрализации:
\[ KOH + HCl = KCl + H_2O \]Тип реакции: Реакция обмена (нейтрализации).
Вариант 2: Реакция хлора с щелочью (если бы вместо \(HCl\) был \(Cl_2\)):
\[ 2KOH + Cl_2 = KClO + KCl + H_2O \]Тип реакции: Окислительно-восстановительная реакция (диспропорционирование).
Поскольку в задании четко указано \(KOH + HCl = KClO + KCl + H_2O\), и это уравнение не является стандартным для школьной программы, я не могу дать однозначную расстановку коэффициентов без дополнительных уточнений. Если это задание из олимпиады или углубленного курса, то оно требует более глубокого анализа. В рамках школьной программы, скорее всего, это опечатка.
Если же нужно просто расставить коэффициенты в том, что дано, то это будет выглядеть так (но это не химически корректная реакция в таком виде):
Давайте попробуем найти баланс, если это все же ОВР:
Степени окисления:
- В \(KOH\): K (+1), O (-2), H (+1)
- В \(HCl\): H (+1), Cl (-1)
- В \(KClO\): K (+1), O (-2), Cl (+1)
- В \(KCl\): K (+1), Cl (-1)
- В \(H_2O\): H (+1), O (-2)
Видно, что хлор из \(HCl\) (степень окисления -1) превращается в хлор в \(KClO\) (степень окисления +1) и в хлор в \(KCl\) (степень окисления -1). Это означает, что хлор из \(HCl\) должен быть окислен и восстановлен. Но для этого нужен окислитель, которого нет в левой части уравнения, кроме самого \(HCl\). Это противоречит основам химии.
Поэтому, я вынужден заключить, что данное уравнение в таком виде является некорректным для расстановки коэффициентов в рамках школьной программы. Если бы это было \(KOH + Cl_2\), то решение было бы как в Варианте 2.
Если же учитель настаивает на расстановке коэффициентов именно в этом уравнении, то это требует очень сложного подхода, который выходит за рамки обычных школьных задач. Скорее всего, это опечатка в задании.
Я бы рекомендовал уточнить это уравнение у учителя.