Тест по химии: Кристаллогидраты (9 класс)
Тест по химии «Кристаллогидраты» для 9 класса — это интерактивная проверочная работа, посвященная удивительным соединениям, содержащим в своей структуре воду. Вопросы охватывают определение, состав, свойства (например, изменение окраски), получение и практическое значение этих кристаллических веществ.
Другое по теме:
1
Что такое кристаллогидраты?
Правильный ответ:
Твердые кристаллические вещества, в состав которых входят молекулы водыПояснение:
Кристаллогидраты — это твердые кристаллические вещества, которые в узлах своей кристаллической решетки содержат не только ионы или молекулы основного вещества (например, соли), но и химически связанные с ними молекулы воды. Эта вода называется кристаллизационной. Она не является примесью, а представляет собой стехиометрическую часть соединения, что отражается в его химической формуле, например, CuSO₄ · 5H₂O. В отличие от просто влажного вещества, в кристаллогидрате на каждую формульную единицу соли приходится строго определенное число молекул воды.2
Как называется вода, входящая в состав кристаллогидратов?
Правильный ответ:
КристаллизационнаяПояснение:
Вода, которая является неотъемлемой частью кристаллической решетки кристаллогидрата, называется кристаллизационной. Этот термин подчеркивает, что молекулы воды участвуют в процессе кристаллизации вещества из водного раствора и встраиваются в его структуру, занимая определенные положения. Она прочно связана с ионами соли (чаще всего с катионами) и влияет на форму, цвет и другие физические свойства кристалла. При нагревании эта вода может быть удалена, что приводит к разрушению исходной кристаллической структуры.3
Какая из приведенных формул соответствует кристаллогидрату?
Правильный ответ:
FeSO₄ · 7H₂OПояснение:
Формулы кристаллогидратов имеют характерную запись. Сначала пишется формула безводного вещества (соли, кислоты или основания), а затем через точку (иногда знак умножения) указывается количество молекул кристаллизационной воды, приходящихся на одну формульную единицу. Формула FeSO₄ · 7H₂O (гептагидрат сульфата железа(II), или железный купорос) является классическим примером такой записи. Остальные формулы обозначают раствор, твердое вещество или просто химическое соединение без кристаллизационной воды.4
Как называется процесс взаимодействия ионов с молекулами воды при растворении?
Правильный ответ:
ГидратацияПояснение:
Гидратация — это процесс электростатического взаимодействия ионов растворяемого вещества с дипольными молекулами воды. Молекулы воды ориентируются вокруг ионов (отрицательным полюсом к катионам, положительным — к анионам), образуя гидратные оболочки. Этот процесс является экзотермическим, то есть протекает с выделением теплоты. Именно энергия, выделяющаяся при гидратации, компенсирует энергию, затрачиваемую на разрушение кристаллической решетки, и делает возможным растворение многих ионных соединений.5
Какое вещество известно под названием «медный купорос»?
Правильный ответ:
CuSO₄ · 5H₂OПояснение:
Медный купорос — это тривиальное (историческое) название пентагидрата сульфата меди(II), имеющего формулу CuSO₄ · 5H₂O. Это красивое кристаллическое вещество синего цвета, хорошо растворимое в воде. Безводный сульфат меди(II) (CuSO₄) представляет собой белый порошок. Яркий синий цвет медному купоросу придают именно гидратированные ионы меди Cu²⁺(aq), в которых ион меди окружен молекулами воды. Это вещество широко используется в сельском хозяйстве, строительстве и химии.
6
Что происходит с большинством кристаллогидратов при сильном нагревании?
Правильный ответ:
Они теряют кристаллизационную воду, превращаясь в безводную сольПояснение:
Процесс удаления кристаллизационной воды из кристаллогидрата называется дегидратацией. При нагревании кинетическая энергия молекул воды возрастает, и связь между ними и ионами соли ослабевает и разрывается. Молекулы воды покидают кристаллическую решетку, улетучиваясь в виде пара. В результате кристаллогидрат разрушается и превращается в безводную (ангидридную) соль, которая часто отличается от исходного вещества цветом и структурой. Например, синий медный купорос при нагревании становится белым.7
Соль, из которой удалена кристаллизационная вода, называется:
Правильный ответ:
БезводнойПояснение:
Термин “безводный” (или ангидридный) используется для описания вещества, которое не содержит химически связанной воды, в том числе и кристаллизационной. Например, CuSO₄ — это безводный сульфат меди, а CuSO₄ · 5H₂O — его кристаллогидрат. Получение безводной соли из кристаллогидрата является процессом дегидратации. Безводные соли часто гигроскопичны, то есть способны активно поглощать влагу из воздуха, снова превращаясь в кристаллогидраты.8
Какова окраска безводного сульфата меди(II) и его пентагидрата?
Правильный ответ:
Белая и синяяПояснение:
Это классический пример, демонстрирующий влияние гидратации на свойства вещества. Безводный сульфат меди(II), CuSO₄, представляет собой порошок белого цвета. Однако при контакте с водой он жадно поглощает ее, превращаясь в пентагидрат сульфата меди(II), CuSO₄ · 5H₂O (медный купорос). Это вещество имеет ярко-синий цвет. Такое резкое изменение окраски связано с тем, что цвет обусловлен гидратированным ионом меди [Cu(H₂O)₄]²⁺, который образуется в кристаллической решетке.9
Какова молярная масса гипса CaSO₄ · 2H₂O? (Ar(Ca)=40, Ar(S)=32, Ar(O)=16, Ar(H)=1)
Правильный ответ:
172 г/мольПояснение:
Молярная масса кристаллогидрата рассчитывается как сумма молярных масс безводной соли и всех молекул кристаллизационной воды.10
Что такое «глауберова соль»?
Правильный ответ:
Na₂SO₄ · 10H₂OПояснение:
Глауберова соль — это тривиальное название декагидрата сульфата натрия, химическая формула которого Na₂SO₄ · 10H₂O. Это бесцветное кристаллическое вещество, которое исторически использовалось в медицине как слабительное средство. Названа в честь немецкого химика Иоганна Глаубера. При стоянии на воздухе глауберова соль легко теряет кристаллизационную воду (“выветривается”), превращаясь в белый порошок безводного сульфата натрия Na₂SO₄.
11
Какое свойство безводного сульфата кобальта(II) позволяет использовать его как индикатор влажности?
Правильный ответ:
Изменение цвета при поглощении водыПояснение:
Безводный сульфат кобальта(II) CoSO₄ имеет синий цвет. При поглощении влаги из воздуха он превращается в свой кристаллогидрат, гептагидрат сульфата кобальта(II) CoSO₄ · 7H₂O, который имеет розовый цвет. Это яркое и обратимое изменение цвета (синий ↔ розовый) в зависимости от присутствия воды делает его отличным качественным индикатором влажности. Его наносят на бумагу или силикагель, которые затем используются для контроля влажности в эксикаторах и приборах.12
Каков тепловой эффект процесса гидратации ионов?
Правильный ответ:
Экзотермический (тепло выделяется)Пояснение:
Гидратация, то есть взаимодействие ионов с диполями воды, является процессом образования новых связей (ион-дипольных). Образование химических связей всегда сопровождается выделением энергии. Поэтому процесс гидратации является экзотермическим. Выделяющаяся теплота гидратации часто компенсирует затраты энергии на разрушение кристаллической решетки, что и делает процесс растворения в целом возможным. Иногда при растворении солей мы ощущаем разогрев раствора именно из-за этого эффекта.13
Рассчитайте массовую долю воды (%) в кристаллической соде Na₂CO₃ · 10H₂O. (Mr(Na₂CO₃)=106, Mr(H₂O)=18)
Правильный ответ:
62,9 %Пояснение:
Массовая доля воды рассчитывается по формуле: ω(H₂O) = (n · M(H₂O)) / M(кристаллогидрата) · 100%.14
Из какого раствора обычно получают кристаллы кристаллогидратов?
Правильный ответ:
Из насыщенного при охлаждении или выпариванииПояснение:
Кристаллизация — это процесс образования твердой фазы из раствора или расплава. Для того чтобы вещество начало кристаллизоваться, его концентрация в растворе должна превысить предел растворимости. Этого достигают, готовя насыщенный раствор (обычно при повышенной температуре), а затем либо медленно его охлаждают (растворимость большинства солей падает с понижением температуры), либо частично выпаривают растворитель. В этих условиях из “избытка” растворенного вещества начинают формироваться кристаллы, захватывая молекулы воды.15
Процесс потери кристаллогидратом воды на воздухе называется ...
Правильный ответ:
ВыветриваниеПояснение:
Выветривание — это самопроизвольная потеря кристаллизационной воды некоторыми кристаллогидратами при хранении их на воздухе. Это происходит, если давление паров воды над поверхностью кристалла больше, чем парциальное давление водяных паров в окружающей атмосфере. В результате кристалл разрушается, превращаясь в порошок безводной соли или кристаллогидрата с меньшим содержанием воды. Типичный пример — выветривание глауберовой соли (Na₂SO₄ · 10H₂O).
16
Какое соединение является основным компонентом гипса и алебастра?
Правильный ответ:
Кристаллогидрат сульфата кальцияПояснение:
Природный гипс представляет собой дигидрат сульфата кальция, CaSO₄ · 2H₂O. Это широко распространенный минерал. При осторожном нагревании гипса (обжиге) он теряет часть кристаллизационной воды и превращается в полугидрат сульфата кальция, CaSO₄ · 0,5H₂O, который и называют алебастром или строительным гипсом. Способность алебастра при смешивании с водой быстро затвердевать, снова превращаясь в дигидрат, лежит в основе его применения в строительстве и медицине.17
Русский ученый, внесший значительный вклад в развитие теории гидратации ионов ...
Правильный ответ:
И.А. КаблуковПояснение:
Иван Алексеевич Каблуков, ученик В.В. Морковникова, в конце XIX века был одним из первых ученых, кто развил и обосновал идею о химическом взаимодействии растворенного вещества с растворителем. Он объединил физическую теорию растворов Вант-Гоффа и Аррениуса с химической теорией Д.И. Менделеева, предложив современную концепцию гидратации (в общем случае — сольватации) ионов, которая объясняла многие свойства растворов и легла в основу понимания процесса образования кристаллогидратов.
18
Почему при растворении в воде безводного сульфата меди(II) пробирка нагревается?
Правильный ответ:
Потому что процесс гидратации ионов меди и сульфат-ионов экзотермиченПояснение:
Процесс растворения состоит из двух основных стадий: разрушение кристаллической решетки (эндотермический процесс, требующий энергии) и гидратация ионов (экзотермический процесс, выделяющий энергию). В случае сульфата меди энергия, которая выделяется при гидратации ионов Cu²⁺ и SO₄²⁻, значительно превышает энергию, которая затрачивается на разрушение решетки. В результате суммарный тепловой эффект процесса оказывается положительным, и мы наблюдаем выделение тепла, то есть разогрев раствора.19
Какого цвета кристаллогидрат хлорида железа(III), FeCl₃ · 6H₂O?
Правильный ответ:
Желто-коричневогоПояснение:
Гексагидрат хлорида железа(III), FeCl₃ · 6H₂O, представляет собой гигроскопичные кристаллы желто-коричневого или оранжевого цвета. Такой цвет обусловлен присутствием в кристаллической решетке гидратированных ионов железа(III). Безводный хлорид железа(III) имеет темно-коричневый, почти черный цвет. Растворы этого кристаллогидрата также имеют характерный желто-бурый оттенок из-за процессов гидратации и частичного гидролиза ионов Fe³⁺. Это вещество используется, например, для травления печатных плат.20
В формуле кристаллогидрата XSO₄ · 5H₂O массовая доля воды составляет 36%. Определите неизвестный металл X. (Ar(S)=32, Ar(O)=16, H=1)