Решебник по химии 8 класс. Рудзитис ФГОС §51

Классификация химических элементов

Вопросы

1. Вспомните из курса биологии, на какие группы делят живые организмы.

Живые организмы в биологии делятся на царства. Основные царства:

– Бактерии (прокариоты),

– Растения,

– Грибы,

– Животные,

– Протисты (одноклеточные эукариоты).

Такая классификация помогает учёным систематизировать огромное разнообразие живых существ по строению клеток, способу питания, движению, размножению и другим признакам.

2. Какие группы выделяют в классе гидроксидов?

Гидроксиды делятся на следующие группы:

– Растворимые основания (щёлочи) — гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов (например, NaOH, KOH, Ba(OH)₂).

– Нерастворимые основания — гидроксиды, нерастворимые в воде (например, Fe(OH)₃, Cu(OH)₂).

– Амфотерные гидроксиды — вещества, проявляющие свойства как оснований, так и кислот (например, Al(OH)₃, Zn(OH)₂).

3. По каким признакам можно разделить на группы класс кислот?

Кислоты можно классифицировать по нескольким признакам:

1. По составу:

– Бескислородные (например, HCl, HBr),

– Кислородсодержащие (например, H₂SO₄, HNO₃).

2. По основности (числу атомов водорода):

– Одноосновные (HCl, HNO₃),

– Двухосновные (H₂SO₄),

– Трёхосновные (H₃PO₄).

3. По степени диссоциации (силе):

– Сильные кислоты (HCl, HNO₃, H₂SO₄),

– Слабые кислоты (H₂CO₃, H₃PO₄, HF).

Эта классификация помогает понять, как кислоты взаимодействуют с другими веществами и в каких условиях.

Стр. 182

Подумай, ответь, выполни

1. Что такое классификация?

Классификация — это упорядочение объектов (в данном случае химических веществ или элементов) по определённым признакам в группы. В химии классификация помогает систематизировать знания, объединять вещества с похожими свойствами, упрощать их изучение и предсказание реакций. Например, элементы классифицируют на металлы и неметаллы, а соединения — на оксиды, основания, кислоты и соли. Такая система помогает лучше понимать взаимосвязи между веществами.

2. На основании каких признаков вещества можно отнести к металлам?

Металлы можно определить по ряду характерных признаков. Физические свойства металлов включают:

• металлический блеск,

• ковкость и пластичность,

• хорошую теплопроводность и электропроводность,

• твёрдое агрегатное состояние (исключение — ртуть, которая жидкая).

Химические признаки:

• металлы образуют основные или амфотерные оксиды (например, CaO, Al₂O₃),

• вступают в реакции с кислотами с выделением водорода (например, Zn + 2HCl → ZnCl₂ + H₂↑),

• образуют основания (гидроксиды) при взаимодействии с водой или кислотами.

Если вещество обладает этими признаками, его относят к металлам.

3. Вспомните, какими химическими свойствами обладают оксиды и гидроксиды элементов щелочных и щелочноземельных металлов. Напишите соответствующие уравнения химических реакций.

Оксиды и гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов обладают ярко выраженными основными свойствами. Они легко реагируют с кислотами, а оксиды — также с водой.

Примеры химических реакций:

1. Реакция оксида натрия с водой: (Na₂O + H₂O → 2NaOH)

2. Реакция гидроксида натрия с кислотой: (2NaOH + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + 2H₂O)

3. Реакция оксида кальция с водой: (CaO + H₂O → Ca(OH)₂)

4. Реакция гидроксида кальция с соляной кислотой: (Ca(OH)₂ + 2HCl → CaCl₂ + 2H₂O)

Таким образом, щелочные и щелочноземельные элементы образуют сильные основания и проявляют ярко выраженные основные свойства.

4. Приведите примеры, подтверждающие, что химические элементы можно распределить по отдельным группам.

Химические элементы можно распределить по группам, потому что элементы одной группы имеют сходные химические свойства. Например, щелочные металлы (Li, Na, K) при взаимодействии с водой образуют щёлочи и водород:

(2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑)

Также все галогены (F₂, Cl₂, Br₂, I₂) реагируют с водородом с образованием летучих кислот:

(H₂ + Cl₂ → 2HCl)

Эти реакции подтверждают, что элементы, объединённые в группы (щелочные металлы, галогены), имеют сходные свойства, поэтому классификация по группам оправдана.

5. Химический элемент галлий Ga сходен с элементом алюминием Al, а селен Se — с серой S. Напишите формулы оксидов, гидроксидов и солей, в состав которых входят эти элементы. Составьте уравнения реакций, характеризующих химические свойства соответствующих соединений.

1) Галлий (Ga) и алюминий (Al)

Оксиды:

Ga₂O₃ — оксид галлия

Al₂O₃ — оксид алюминия

Гидроксиды:

Ga(OH)₃ — гидроксид галлия

Al(OH)₃ — гидроксид алюминия

Соли:

GaCl₃ — хлорид галлия

AlCl₃ — хлорид алюминия

Уравнение реакции для алюминия:

(Al₂O₃ + 6HCl → 2AlCl₃ + 3H₂O) — оксид реагирует с кислотой

2) Селен (Se) и сера (S)

Оксиды:

SeO₂ — оксид селена

SO₂ — оксид серы

Кислоты:

H₂SeO₃ — селенистая кислота

H₂SO₃ — сернистая кислота

Соли:

Na₂SeO₃ — селенит натрия

Na₂SO₃ — сульфит натрия

Уравнение реакции для селена:

(SeO₂ + 2NaOH → Na₂SeO₃ + H₂O) — кислотный оксид реагирует со щёлочью

Это подтверждает, что Ga и Al, а также Se и S входят в одни группы и проявляют сходные свойства, что позволяет их классифицировать как элементы одного семейства.

6. В некоторых ядерных реакторах жидкий натрий используют в качестве теплоносителя — вещества, переносящего тепло, вырабатываемое реактором. В чём опасность для окружающей среды такого использования натрия?

Жидкий натрий чрезвычайно реакционноспособен. Он интенсивно реагирует с водой с выделением большого количества тепла и водорода:

(2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂↑)

Если в реакторе произойдёт утечка натрия и он вступит в контакт с водой (например, из-за повреждения системы охлаждения), может произойти взрыв или пожар. Также при взаимодействии с воздухом натрий воспламеняется. Это делает его опасным для окружающей среды: может начаться пожар, произойти выброс радиоактивных веществ, если речь идёт о реакторе. Поэтому использование натрия требует строгого контроля и герметичности оборудования.

Стр. 183

Тестовые задания

1. К металлическим свойствам не относят:

1. твёрдость

2. ковкость

3. металлический блеск

4. газообразное состояние при нормальных условиях

Ответ: Правильный ответ — 4).

Металлы при нормальных условиях находятся в твёрдом состоянии (исключение — ртуть), обладают ковкостью, пластичностью, теплопроводностью и характерным металлическим блеском. Газообразное состояние — это не металлическое свойство.

2. Только щелочные металлы указаны в ряду:

1. Li, Ba, Na, K

2. Li, Na, K, Rb

3. K, Ca, Ba, Rb

4. Li, Na, Sr, Ca

Ответ: Правильный ответ — 2).

Щелочные металлы — это элементы первой группы: Li, Na, K, Rb, Cs, Fr.

Вариант 2 содержит только элементы этой группы.

3. Установите соответствие между общей формулой высших оксидов и молекулярной формулой вещества:

1. R₂O → В. CaO

2. RO → Б. K₂O

3. RO₂ → А. SO₃

4. RО₃ → Г. SiO₂

Ответ:

1. R₂O — это формула высшего оксида для элементов с валентностью I (щелочные металлы), соответствует K₂O → Б

2. RO — формула для элементов с валентностью II, соответствует CaO → В

3. RO₂ — формула для элементов с валентностью IV, соответствует SiO₂ → Г

4. RO₃ — формула для элементов с валентностью VI, соответствует SO₃ → А

Правильная последовательность: 1 — Б

2 — В

3 — Г

4 — А

Стр. 183

С помощью Интернета

Найдите в Интернете информацию об открытии благородных газов аргона и гелия.

Открытие благородных газов: аргон и гелий

В конце XIX века учёные сделали одно из самых загадочных и значительных открытий в химии — были открыты новые, ранее неизвестные газы, которые не вступали в химические реакции. Эти элементы были названы благородными газами за свою «химическую инертность». Первые из них — аргон и гелий — стали настоящей сенсацией научного мира.

Открытие аргона (Ar)

Аргон был открыт в 1894 году английскими учёными лордом Рэлеем (Уильямом Рамзи) и физиком Уильямом Рамзаем. Исследователи обратили внимание на странное несоответствие между плотностью азота, полученного из воздуха, и плотностью азота, выделенного из химических соединений. При более точных измерениях оказалось, что воздух содержит какой-то посторонний компонент, увеличивающий массу газа.

Учёные начали систематические опыты по удалению всех известных газов из воздуха — кислорода, углекислого газа, водяного пара и азота. Однако после всех очисток в газовой смеси всё равно оставалось вещество, которое не вступало ни в какие реакции и не имело запаха, цвета и вкуса. Этот новый газ был назван «аргоном», от греческого слова argos, что означает «ленивый», подчеркивая его химическую инертность. Аргон стал первым открытым благородным газом.

Открытие гелия (He)

Гелий был впервые обнаружен не на Земле, а на Солнце. В 1868 году французский астроном Жюль Янссен и английский астроном Норман Локьер, наблюдая солнечное затмение, исследовали солнечный спектр и заметили в нём яркую жёлтую линию, которая не соответствовала никакому известному элементу. Локьер предположил, что это сигнал о существовании нового элемента, и дал ему имя гелий (от греческого helios — «солнце»).

Однако гелий долгое время оставался «солнечным» элементом, пока в 1895 году английский химик Уильям Рамзай не получил его на Земле. Он нагревал минерал клевеит (разновидность урановой руды) и заметил выделение неизвестного газа, который не реагировал ни с чем. Проведённый спектральный анализ подтвердил: это был именно гелий, ранее замеченный только в спектре Солнца.

Значение открытий

Открытие аргона и гелия стало началом новой главы в химии. Вскоре были открыты и другие благородные газы: неон, криптон, ксенон и радон. Все они заняли особое место в Периодической системе элементов Менделеева — в нулевой группе (в современных таблицах — в 18-й группе). Эти элементы отличаются чрезвычайно низкой химической активностью, потому что их внешняя электронная оболочка полностью заполнена.

Гелий и аргон нашли широкое применение в промышленности, науке и медицине. Гелий используется в охлаждении сверхпроводников, дыхательных смесях для аквалангистов, а также в астрономии и криофизике. Аргон применяется для создания инертной среды при сварке, в производстве ламп и в других технологических процессах.

Таким образом, открытия гелия и аргона не только углубили наше понимание строения материи, но и стали основой для изучения целой группы элементов, сыгравших важную роль в развитии химии и физики.

Стр. 184