Часть А
А7. Запись 6Н означает:
а) 3 молекулы водорода;
б) 6 молекул водорода;
в) 6 атомов гелия;
г) 6 атомов водорода;
Решение:
Буква "Н" обозначает атом водорода. Цифра "6" перед буквой означает количество этих атомов. Если бы это была молекула водорода, то была бы запись \(H_2\), а если бы 6 молекул водорода, то \(6H_2\). Гелий обозначается как \(He\).
Ответ: г) 6 атомов водорода.
А8. Сера проявляет наименьшую валентность в соединении с формулой:
а) \(H_2S\);
б) \(SO_2\);
в) \(S_2\);
г) \(SO_3\);
Решение:
Определим валентность серы в каждом соединении:
- а) В \(H_2S\): Водород всегда одновалентен. Так как два атома водорода, то общая валентность водорода равна 2. Значит, сера двухвалентна.
- б) В \(SO_2\): Кислород всегда двухвалентен. Два атома кислорода дают общую валентность 4. Значит, сера четырехвалентна.
- в) В \(S_2\): Это простое вещество, молекула серы. Валентность атомов в простом веществе равна 0.
- г) В \(SO_3\): Кислород двухвалентен. Три атома кислорода дают общую валентность 6. Значит, сера шестивалентна.
Наименьшая валентность серы равна 0 в простом веществе \(S_2\).
Ответ: в) \(S_2\).
А9. Массовая доля алюминия в оксиде алюминия \(Al_2O_3\) равна:
а) 52,94%
б) 0,36%
в) 73,00%
г) 32,65%
Решение:
Для начала найдем относительные атомные массы элементов (округлим до целых):
- \(Ar(Al) = 27\)
- \(Ar(O) = 16\)
Затем найдем относительную молекулярную массу оксида алюминия \(Al_2O_3\):
\[Mr(Al_2O_3) = 2 \cdot Ar(Al) + 3 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 27 + 3 \cdot 16 = 54 + 48 = 102\]
Теперь рассчитаем массовую долю алюминия в \(Al_2O_3\):
\[\omega(Al) = \frac{2 \cdot Ar(Al)}{Mr(Al_2O_3)} \cdot 100\% = \frac{2 \cdot 27}{102} \cdot 100\% = \frac{54}{102} \cdot 100\% \approx 0.5294 \cdot 100\% = 52.94\%\]
Ответ: а) 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:
Найдем относительные атомные массы элементов (округлим до целых):
- \(Ar(Al) = 27\)
- \(Ar(O) = 16\)
- \(Ar(Ag) = 108\)
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 относительную молекулярную массу \(Ag_2O\):
\[Mr(Ag_2O) = 2 \cdot Ar(Ag) + Ar(O) = 2 \cdot 108 + 16 = 216 + 16 = 232\]
Теперь сравним их:
\[102 < 232\]
Ответ: \(Mr(Al_2O_3) < Mr(Ag_2O)\).
В2. Определите валентность элементов по формуле:
\(HBr\), \(CH_4\), \(N_2O_5\), \(CuO\)
Решение:
- \(HBr\): Водород (H) всегда одновалентен. Значит, бром (Br) тоже одновалентен.
- \(CH_4\): Водород (H) одновалентен. Четыре атома водорода дают общую валентность 4. Значит, углерод (C) четырехвалентен.
- \(N_2O_5\): Кислород (O) всегда двухвалентен. Пять атомов кислорода дают общую валентность \(5 \cdot 2 = 10\). Так как два атома азота (N) делят эту валентность, то валентность одного атома азота равна \(10 / 2 = 5\). Значит, азот (N) пятивалентен.
- \(CuO\): Кислород (O) всегда двухвалентен. Значит, медь (Cu) тоже двухвалентна.
Ответ:
- В \(HBr\): H - I, Br - I.
- В \(CH_4\): C - IV, H - I.
- В \(N_2O_5\): N - V, O - II.
- В \(CuO\): Cu - II, O - II.
В3. Напишите формулы соединений:
а) оксида магния,
б) оксида хлора (VII),
в) оксида углерода (IV),
г) оксида серы (IV)
Решение:
- а) Оксид магния: Магний (Mg) во всех соединениях двухвалентен. Кислород (O) тоже двухвалентен. Значит, формула \(MgO\).
- б) Оксид хлора (VII): Хлор (Cl) седьмовалентен. Кислород (O) двухвалентен. Для составления формулы используем правило наименьшего общего кратного. Наименьшее общее кратное для 7 и 2 равно 14. Значит, нужно \(14/7 = 2\) атома хлора и \(14/2 = 7\) атомов кислорода. Формула \(Cl_2O_7\).
- в) Оксид углерода (IV): Углерод (C) четырехвалентен. Кислород (O) двухвалентен. Наименьшее общее кратное для 4 и 2 равно 4. Значит, нужно \(4/4 = 1\) атом углерода и \(4/2 = 2\) атома кислорода. Формула \(CO_2\).
- г) Оксид серы (IV): Сера (S) четырехвалентна. Кислород (O) двухвалентен. Наименьшее общее кратное для 4 и 2 равно 4. Значит, нужно \(4/4 = 1\) атом серы и \(4/2 = 2\) атома кислорода. Формула \(SO_2\).
Ответ:
- а) \(MgO\)
- б) \(Cl_2O_7\)
- в) \(CO_2\)
- г) \(SO_2\)
В4. Расставьте коэффициенты в уравнениях реакций, укажите тип реакции:
\[H_2S + O_2 = S + H_2O\]
\[MnO_2 + Al = Mn + Al_2O_3\]
\[KOH + HCl = KClO + KCl + H_2O\]
Решение:
1. Уравнение: \(H_2S + O_2 = S + H_2O\)
Расставим коэффициенты методом подбора:
Сначала уравняем водород: в левой части 2 атома H, в правой 2 атома H. Водород уравнен.
Затем уравняем серу: в левой части 1 атом S, в правой 1 атом S. Сера уравнена.
Теперь уравняем кислород: в правой части 1 атом O. В левой части 2 атома O. Чтобы уравнять, поставим коэффициент \(1/2\) перед \(O_2\), но так не принято. Удвоим все коэффициенты в правой части, чтобы получить 2 атома O:
\[H_2S + O_2 = S + 2H_2O\]
Теперь в правой части 4 атома H, в левой 2 атома H. Поставим 2 перед \(H_2S\):
\[2H_2S + O_2 = S + 2H_2O\]
Теперь в левой части 2 атома S, в правой 1 атом S. Поставим 2 перед S:
\[2H_2S + O_2 = 2S + 2H_2O\]
Проверим: H: \(2 \cdot 2 = 4\) (слева), \(2 \cdot 2 = 4\) (справа). S: 2 (слева), 2 (справа). O: 2 (слева), 2 (справа). Все уравнено.
Тип реакции: Это окислительно-восстановительная реакция. Также ее можно отнести к реакциям замещения (сера замещает кислород в воде, но это не совсем классическое замещение) или к реакциям горения (если \(H_2S\) горит на воздухе). В данном случае, это реакция окисления сероводорода кислородом.
Уравнение с коэффициентами: \(2H_2S + O_2 = 2S + 2H_2O\)
2. Уравнение: \(MnO_2 + Al = Mn + Al_2O_3\)
Расставим коэффициенты методом подбора:
Уравняем алюминий: в левой части 1 атом Al, в правой 2 атома Al. Поставим 2 перед Al:
\[MnO_2 + 2Al = Mn + Al_2O_3\]
Уравняем кислород: в левой части 2 атома O, в правой 3 атома O. Наименьшее общее кратное для 2 и 3 равно 6. Поставим 3 перед \(MnO_2\) и 2 перед \(Al_2O_3\):
\[3MnO_2 + 2Al = Mn + 2Al_2O_3\]
Теперь в левой части 3 атома Mn, в правой 1 атом Mn. Поставим 3 перед Mn:
\[3MnO_2 + 2Al = 3Mn + 2Al_2O_3\]
Теперь в левой части 2 атома Al, в правой \(2 \cdot 2 = 4\) атома Al. Изменим коэффициент перед Al на 4:
\[3MnO_2 + 4Al = 3Mn + 2Al_2O_3\]
Проверим: Mn: 3 (слева), 3 (справа). O: \(3 \cdot 2 = 6\) (слева), \(2 \cdot 3 = 6\) (справа). Al: 4 (слева), \(2 \cdot 2 = 4\) (справа). Все уравнено.
Тип реакции: Это реакция замещения (алюминий замещает марганец в оксиде) и окислительно-восстановительная реакция.
Уравнение с коэффициентами: \(3MnO_2 + 4Al = 3Mn + 2Al_2O_3\)
3. Уравнение: \(KOH + HCl = KClO + KCl + H_2O\)
Расставим коэффициенты методом подбора:
Это сложная окислительно-восстановительная реакция, где хлор меняет степень окисления. В \(HCl\) хлор имеет степень окисления -1. В \(KClO\) хлор имеет степень окисления +1 (K +1, O -2, значит Cl +1). В \(KCl\) хлор имеет степень окисления -1.
Давайте попробуем уравнять по элементам:
K: 1 (слева), 2 (справа). Поставим 2 перед KOH:
\[2KOH + HCl = KClO + KCl + H_2O\]
Теперь Cl: 1 (слева), 2 (справа). Поставим 2 перед HCl:
\[2KOH + 2HCl = KClO + KCl + H_2O\]
Теперь H: \(2 \cdot 1 + 2 \cdot 1 = 4\) (слева), 2 (справа). Поставим 2 перед \(H_2O\):
\[2KOH + 2HCl = KClO + KCl + 2H_2O\]
Проверим O: 2 (слева), \(1 + 2 = 3\) (справа). Не сходится. Значит, нужно использовать другой подход, например, метод электронного баланса.
Степени окисления:
- \(KOH\): K (+1), O (-2), H (+1)
- \(HCl\): H (+1), Cl (-1)
- \(KClO\): K (+1), Cl (+1), O (-2)
- \(KCl\): K (+1), Cl (-1)
- \(H_2O\): H (+1), O (-2)
Изменяет степень окисления только хлор:
\[Cl^{-1} \rightarrow Cl^{+1} + 2e^{-} \quad \text{(окисление)}\] \[Cl^{-1} \rightarrow Cl^{-1} \quad \text{(не меняет степень окисления, часть хлора остается в KCl)}\]
Это реакция диспропорционирования (самоокисления-самовосстановления) хлора в щелочной среде, но здесь хлор вступает в реакцию с щелочью. Это реакция получения гипохлорита калия.
Давайте попробуем уравнять, учитывая, что часть HCl окисляется, а часть остается в виде KCl.
Пусть \(x\) молей \(HCl\) окисляется до \(KClO\), и \(y\) молей \(HCl\) остается в виде \(KCl\).
\[Cl^{-1} - 2e^{-} \rightarrow Cl^{+1} \quad | \cdot 1\] \[Cl^{-1} \quad \quad \quad \quad \quad \quad | \cdot 1\]
Это не совсем так. В данном случае, хлор из \(