Номер 7, страница 58 - гдз по химии 10 класс учебник Еремин, Кузьменко

7. Между какими ионами происходит взаимодействие при смешении растворов:

а) нитрата серебра и хлорида натрия;

б) карбоната натрия и серной кислоты;

в) хлорида бария и серной кислоты;

г) гидроксида натрия и серной кислоты;

д) гидроксида бария и серной кислоты?

а) нитрата серебра и хлорида натрия

Решение

При смешении растворов нитрата серебра ($AgNO_3$) и хлорида натрия ($NaCl$) происходит реакция ионного обмена. Оба исходных вещества являются сильными электролитами и в водном растворе полностью диссоциируют на ионы:

$AgNO_3 \leftrightarrow Ag^+ + NO_3^-$

$NaCl \leftrightarrow Na^+ + Cl^-$

В результате реакции между катионами серебра $Ag^+$ и анионами хлора $Cl^-$ образуется нерастворимый в воде хлорид серебра ($AgCl$), который выпадает в осадок. Это является признаком протекания реакции.

Молекулярное уравнение реакции:

$AgNO_3 + NaCl \rightarrow AgCl\downarrow + NaNO_3$

Полное ионное уравнение, включающее все ионы в растворе:

$Ag^+ + NO_3^- + Na^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\downarrow + Na^+ + NO_3^-$

Сокращенное ионное уравнение получается после исключения ионов-наблюдателей ($Na^+$ и $NO_3^-$), которые не участвуют в реакции. Оно показывает суть химического процесса:

$Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl\downarrow$

Следовательно, взаимодействие происходит между ионами серебра и хлорид-ионами.

Ответ: Взаимодействие происходит между ионами серебра $Ag^+$ и хлорид-ионами $Cl^-$.

б) карбоната натрия и серной кислоты

Решение

При смешении растворов карбоната натрия ($Na_2CO_3$) и серной кислоты ($H_2SO_4$) происходит реакция обмена. Карбонат натрия — растворимая соль, а серная кислота — сильная кислота, они диссоциируют в растворе:

$Na_2CO_3 \leftrightarrow 2Na^+ + CO_3^{2-}$

$H_2SO_4 \leftrightarrow 2H^+ + SO_4^{2-}$

В результате реакции ионы водорода $H^+$ связываются с карбонат-ионами $CO_3^{2-}$, образуя слабую и неустойчивую угольную кислоту ($H_2CO_3$), которая сразу разлагается на воду ($H_2O$) и углекислый газ ($CO_2$). Выделение газа является признаком реакции.

Молекулярное уравнение реакции:

$Na_2CO_3 + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O + CO_2\uparrow$

Полное ионное уравнение:

$2Na^+ + CO_3^{2-} + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + H_2O + CO_2\uparrow$

Сокращенное ионное уравнение, показывающее взаимодействующие ионы (после сокращения $Na^+$ и $SO_4^{2-}$):

$CO_3^{2-} + 2H^+ \rightarrow H_2O + CO_2\uparrow$

Таким образом, взаимодействие происходит между ионами водорода и карбонат-ионами.

Ответ: Взаимодействие происходит между карбонат-ионами $CO_3^{2-}$ и ионами водорода $H^+$.

в) хлорида бария и серной кислоты

Решение

При смешении растворов хлорида бария ($BaCl_2$) и серной кислоты ($H_2SO_4$) происходит реакция обмена. Исходные вещества являются сильными электролитами:

$BaCl_2 \leftrightarrow Ba^{2+} + 2Cl^-$

$H_2SO_4 \leftrightarrow 2H^+ + SO_4^{2-}$

При взаимодействии катионов бария $Ba^{2+}$ и сульфат-анионов $SO_4^{2-}$ образуется нерастворимый сульфат бария ($BaSO_4$), который выпадает в виде белого мелкокристаллического осадка.

Молекулярное уравнение реакции:

$BaCl_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2HCl$

Полное ионное уравнение:

$Ba^{2+} + 2Cl^- + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2H^+ + 2Cl^-$

Сокращенное ионное уравнение (после сокращения ионов $H^+$ и $Cl^-$):

$Ba^{2+} + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow$

Следовательно, взаимодействие происходит между ионами бария и сульфат-ионами.

Ответ: Взаимодействие происходит между ионами бария $Ba^{2+}$ и сульфат-ионами $SO_4^{2-}$.

г) гидроксида натрия и серной кислоты

Решение

При смешении раствора гидроксида натрия ($NaOH$, сильное основание) и серной кислоты ($H_2SO_4$, сильная кислота) происходит реакция нейтрализации. Оба вещества полностью диссоциируют:

$NaOH \leftrightarrow Na^+ + OH^-$

$H_2SO_4 \leftrightarrow 2H^+ + SO_4^{2-}$

В результате реакции ионы водорода $H^+$ из кислоты соединяются с гидроксид-ионами $OH^-$ из основания, образуя молекулы воды ($H_2O$) — слабого электролита. Это является движущей силой реакции.

Молекулярное уравнение реакции:

$2NaOH + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$

Полное ионное уравнение:

$2Na^+ + 2OH^- + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow 2Na^+ + SO_4^{2-} + 2H_2O$

Сокращенное ионное уравнение (после сокращения ионов-наблюдателей $Na^+$ и $SO_4^{2-}$):

$2OH^- + 2H^+ \rightarrow 2H_2O$, или, сократив коэффициенты: $H^+ + OH^- \rightarrow H_2O$

Таким образом, взаимодействие происходит между ионами водорода и гидроксид-ионами.

Ответ: Взаимодействие происходит между ионами водорода $H^+$ и гидроксид-ионами $OH^-$.

д) гидроксида бария и серной кислоты

Решение

При смешении растворов гидроксида бария ($Ba(OH)_2$, сильное основание) и серной кислоты ($H_2SO_4$, сильная кислота) происходит реакция, в которой образуются сразу два продукта, выводящих ионы из раствора: осадок и слабый электролит.

Диссоциация исходных веществ:

$Ba(OH)_2 \leftrightarrow Ba^{2+} + 2OH^-$

$H_2SO_4 \leftrightarrow 2H^+ + SO_4^{2-}$

В этой реакции происходит одновременно два процесса:
1. Ионы бария $Ba^{2+}$ связываются с сульфат-ионами $SO_4^{2-}$ с образованием нерастворимого осадка сульфата бария $BaSO_4$.
2. Ионы водорода $H^+$ связываются с гидроксид-ионами $OH^-$ с образованием молекул воды $H_2O$.

Молекулярное уравнение реакции:

$Ba(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2H_2O$

Полное ионное уравнение:

$Ba^{2+} + 2OH^- + 2H^+ + SO_4^{2-} \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2H_2O$

В данном случае в правой части уравнения нет ионов, все исходные ионы связались в продукты реакции. Поэтому ионов-наблюдателей нет, и сокращенное ионное уравнение идентично полному. Это означает, что все ионы, присутствовавшие в исходных растворах, вступают во взаимодействие.

Ответ: Взаимодействие происходит между всеми ионами: ионами бария $Ba^{2+}$, гидроксид-ионами $OH^-$, ионами водорода $H^+$ и сульфат-ионами $SO_4^{2-}$.