Номер В, страница 32 - гдз по химии 8 класс учебник Усманова, Сакарьянова

B

1. Определите тип реакций, для которых приведены схемы:

$Ca + O_2 \rightarrow CaO$

$KClO_3 \rightarrow KCl + O_2\uparrow$

$Al + Fe_2O_3 \rightarrow Al_2O_3 + Fe$

$HCl + Na_2S \rightarrow NaCl + H_2S\uparrow$

Расставьте коэффициенты в уравнениях.

2. Определите сумму коэффициентов в уравнении реакции:

$FeCl_3 + NaOH \rightarrow NaCl + Fe(OH)_3$

A. 5

B. 8

C. 9

D. 4

E. 6

1. Напишите уравнение реакции.

Реакция между сульфатом меди(II) ($CuSO_4$) и гидроксидом натрия ($NaOH$) является реакцией обмена. В ходе реакции образуется нерастворимый в воде гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$), который выпадает в виде голубого осадка, и растворимая соль сульфат натрия ($Na_2SO_4$). Сбалансированное уравнение реакции выглядит следующим образом:

$CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$

Ответ: $CuSO_4 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + Na_2SO_4$.

2. Какое объемное отношение растворов достаточно для образования осадка?

Из уравнения реакции видно, что 1 моль сульфата меди реагирует с 2 молями гидроксида натрия. Поскольку молярные концентрации исходных растворов одинаковы ($C=0,5 \text{ моль/л}$), для полного прохождения реакции объем раствора гидроксида натрия должен быть в два раза больше объема раствора сульфата меди. Таким образом, стехиометрическое объемное соотношение составляет:

$V(CuSO_4) : V(NaOH) = 1 : 2$

В условиях данного опыта в каждую пробирку наливают постоянный объем раствора гидроксида натрия — 5 мл. Чтобы полностью израсходовать этот объем $NaOH$, необходим следующий объем раствора сульфата меди:

$V(CuSO_4) = \frac{V(NaOH)}{2} = \frac{5 \text{ мл}}{2} = 2,5 \text{ мл}$

Это соответствует условиям в пробирке №4. Именно в этой пробирке оба реагента вступают в реакцию без остатка, что приводит к образованию максимального количества осадка. В пробирках №1-3 сульфат меди находится в недостатке, поэтому количество осадка растет с увеличением его объема. В пробирках №5-7 в недостатке оказывается гидроксид натрия, поэтому количество осадка, достигнув максимума в пробирке №4, дальше увеличиваться не будет.

Ответ: Для полного взаимодействия реагентов объемное отношение растворов $V(CuSO_4) : V(NaOH)$ должно быть $1:2$. В условиях опыта это 2,5 мл раствора $CuSO_4$ на 5 мл раствора $NaOH$.

3. Определите массовые отношения исходных веществ.

Массовое отношение реагирующих веществ можно определить, зная их молярное соотношение из уравнения реакции и их молярные массы.

Дано:

Мольное соотношение $n(CuSO_4) : n(NaOH) = 1 : 2$

Найти:

Массовое отношение $m(CuSO_4) : m(NaOH)$

Решение:

1. Вычислим молярные массы (M) сульфата меди и гидроксида натрия, используя относительные атомные массы элементов из Периодической системы Д.И. Менделеева: $Ar(Cu) \approx 63,5$, $Ar(S) \approx 32$, $Ar(O) \approx 16$, $Ar(Na) \approx 23$, $Ar(H) \approx 1$.

$M(CuSO_4) = 63,5 + 32 + 4 \cdot 16 = 159,5 \text{ г/моль}$

$M(NaOH) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$

2. Согласно уравнению реакции, 1 моль $CuSO_4$ реагирует с 2 молями $NaOH$. Найдем массы этих количеств веществ:

Масса 1 моль $CuSO_4$: $m(CuSO_4) = 1 \text{ моль} \cdot 159,5 \text{ г/моль} = 159,5 \text{ г}$

Масса 2 моль $NaOH$: $m(NaOH) = 2 \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль} = 80 \text{ г}$

3. Таким образом, массовое отношение, в котором эти вещества вступают в реакцию, составляет:

$m(CuSO_4) : m(NaOH) = 159,5 : 80$

Ответ: Массовое отношение исходных веществ $m(CuSO_4) : m(NaOH) = 159,5 : 80$.

4. Сделайте выводы: выполняется ли закон постоянства состава и закон сохранения масс.

На основании проведенного опыта и теоретических расчетов можно сделать следующие выводы:

Закон постоянства состава: Да, выполняется. Этот закон гласит, что любое химически чистое соединение, независимо от способа его получения, всегда имеет один и тот же постоянный состав. В данном опыте это проявляется в том, что сульфат меди и гидроксид натрия реагируют между собой в строго определенном мольном ($1:2$) и, соответственно, массовом ($159,5:80$) отношении. Результаты эксперимента (максимальная высота осадка в пробирке №4 и ее неизменность в последующих пробирках) наглядно демонстрируют, что избыток одного из реагентов не влияет на состав продукта, а просто остается в растворе. Это подтверждает, что реакция подчиняется закону постоянства состава.

Закон сохранения масс: Да, выполняется. Согласно этому закону, масса веществ, вступивших в химическую реакцию, равна массе веществ, образовавшихся в результате реакции. Хотя в ходе лабораторной работы прямое взвешивание не производилось, выполнение этого закона можно доказать расчетом. Суммарная масса реагентов (сульфата меди и гидроксида натрия) в растворе перед реакцией равна суммарной массе продуктов (гидроксида меди(II) и сульфата натрия) после реакции. Масса системы в пробирке остается неизменной. Например, для пробирки №4:

Масса реагентов (растворенных веществ):

$m(CuSO_4) + m(NaOH) = (0,00125 \text{ моль} \cdot 159,5 \text{ г/моль}) + (0,0025 \text{ моль} \cdot 40 \text{ г/моль}) \approx 0,199 \text{ г} + 0,1 \text{ г} = 0,299 \text{ г}$

Масса продуктов:

$m(Cu(OH)_2) + m(Na_2SO_4) = (0,00125 \text{ моль} \cdot 97,5 \text{ г/моль}) + (0,00125 \text{ моль} \cdot 142 \text{ г/моль}) \approx 0,122 \text{ г} + 0,177 \text{ г} = 0,299 \text{ г}$

Масса реагентов равна массе продуктов, что является подтверждением закона сохранения масс.

Ответ: Да, данный опыт иллюстрирует и подтверждает справедливость как закона постоянства состава, так и закона сохранения масс.