Страница 155 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

13. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения:
$SO_2 \to SO_3 \to H_2SO_4 \to Na_2SO_4 \to Ba_4$
Укажите названия веществ и тип каждой реакции.

Решение

1. $SO_2 \rightarrow SO_3$

Получение оксида серы(VI) из оксида серы(IV) происходит в результате реакции окисления последнего кислородом. Эта реакция является каталитической (в качестве катализатора используется оксид ванадия(V)), обратимой и протекает при нагревании.
Названия веществ: $SO_2$ — оксид серы(IV) (сернистый газ), $O_2$ — кислород, $SO_3$ — оксид серы(VI) (серный ангидрид).
Тип реакции: реакция соединения, окислительно-восстановительная, каталитическая.
Ответ: $2SO_2 + O_2 \xrightarrow{t, V_2O_5} 2SO_3$

2. $SO_3 \rightarrow H_2SO_4$

Оксид серы(VI) — это кислотный оксид, который бурно реагирует с водой с образованием серной кислоты.
Названия веществ: $SO_3$ — оксид серы(VI), $H_2O$ — вода, $H_2SO_4$ — серная кислота.
Тип реакции: реакция соединения.
Ответ: $SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$

3. $H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4$

Серная кислота является сильной двухосновной кислотой и вступает в реакции со щелочами. Для получения сульфата натрия можно провести реакцию нейтрализации серной кислоты гидроксидом натрия. В результате образуется соль и вода.
Названия веществ: $H_2SO_4$ — серная кислота, $NaOH$ — гидроксид натрия, $Na_2SO_4$ — сульфат натрия, $H_2O$ — вода.
Тип реакции: реакция обмена (реакция нейтрализации).
Ответ: $H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$

4. $Na_2SO_4 \rightarrow BaSO_4$

Качественной реакцией на сульфат-ион ($SO_4^{2-}$) является его взаимодействие с ионами бария ($Ba^{2+}$), в результате чего образуется нерастворимый белый осадок сульфата бария. Для осуществления этого превращения к раствору сульфата натрия нужно добавить раствор любой растворимой соли бария, например, хлорида бария.
Названия веществ: $Na_2SO_4$ — сульфат натрия, $BaCl_2$ — хлорид бария, $BaSO_4$ — сульфат бария, $NaCl$ — хлорид натрия.
Тип реакции: реакция обмена (реакция ионного обмена).
Ответ: $Na_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2NaCl$

1. Выберите ряд, в котором представлены формулы веществ четырёх разных классов неорганических соединений.

1) $H_3PO_4$, $ZnSO_4$, $K_2SiO_3$, $CO$

2) $KOH$, $CO_2$, $HCl$, $FeSO_4$

3) $LiOH$, $H_2O$, $HCl$, $H_3PO_4$

4) $NaCl$, $H_2SO_4$, $NaOH$, $AgNO_3$

Для ответа на вопрос необходимо проанализировать каждый ряд веществ и определить классы неорганических соединений, к которым они относятся. Основные классы: оксиды, кислоты, основания и соли.

1) $H_3PO_4$, $ZnSO_4$, $K_2SiO_3$, $CO$

В этом ряду представлены: $H_3PO_4$ (ортофосфорная кислота) — представитель класса кислот; $ZnSO_4$ (сульфат цинка) — представитель класса солей; $K_2SiO_3$ (силикат калия) — также представитель класса солей; $CO$ (оксид углерода(II)) — представитель класса оксидов (несолеобразующий). Таким образом, в данном ряду всего три разных класса соединений: кислоты, соли и оксиды.

2) $KOH$, $CO_2$, $HCl$, $FeSO_4$

В этом ряду представлены: $KOH$ (гидроксид калия) — представитель класса оснований (щёлочь); $CO_2$ (оксид углерода(IV)) — представитель класса оксидов (кислотный); $HCl$ (соляная кислота) — представитель класса кислот; $FeSO_4$ (сульфат железа(II)) — представитель класса солей. В данном ряду представлены вещества четырёх разных классов: основания, оксиды, кислоты и соли. Этот ряд удовлетворяет условию задачи.

3) $LiOH$, $H_2O$, $HCl$, $H_3PO_4$

В этом ряду представлены: $LiOH$ (гидроксид лития) — представитель класса оснований; $H_2O$ (вода, оксид водорода) — представитель класса оксидов; $HCl$ (соляная кислота) — представитель класса кислот; $H_3PO_4$ (ортофосфорная кислота) — также представитель класса кислот. Таким образом, в данном ряду всего три разных класса соединений: основания, оксиды и кислоты.

4) $NaCl$, $H_2SO_4$, $NaOH$, $AgNO_3$

В этом ряду представлены: $NaCl$ (хлорид натрия) — представитель класса солей; $H_2SO_4$ (серная кислота) — представитель класса кислот; $NaOH$ (гидроксид натрия) — представитель класса оснований; $AgNO_3$ (нитрат серебра) — также представитель класса солей. Таким образом, в данном ряду всего три разных класса соединений: соли, кислоты и основания.

Следовательно, единственный ряд, содержащий формулы веществ четырёх различных классов неорганических соединений, это ряд под номером 2.

Ответ: 2

2. Выберите формулы пары веществ, в которой первый оксид — кислотный, а второй — основной.

1) $CO_2$, $SO_3$

2) $BaO$, $CO$

3) $MgO$, $P_2O_5$

4) $NO_2$, $K_2O$

Для правильного выбора необходимо определить химический характер каждого оксида в предложенных парах. Задание требует найти пару, в которой первый оксид является кислотным, а второй — основным.

Вспомним классификацию оксидов:

• Основные оксиды — это, как правило, оксиды металлов со степенью окисления +1 или +2 (например, $Na_2O$, $CaO$, $CuO$). Они реагируют с кислотами.

• Кислотные оксиды — это, как правило, оксиды неметаллов (например, $SO_2$, $P_2O_5$) или оксиды металлов с высокой степенью окисления (+5, +6, +7), например, $Mn_2O_7$. Они реагируют с основаниями.

• Амфотерные оксиды проявляют и кислотные, и основные свойства (например, $Al_2O_3$, $ZnO$).

• Несолеобразующие оксиды не проявляют ни кислотных, ни основных свойств (например, $CO$, $NO$, $N_2O$).

Теперь проанализируем каждую пару:

1) $CO_2, SO_3$

$CO_2$ (оксид углерода(IV)) — оксид неметалла, является кислотным.
$SO_3$ (оксид серы(VI)) — оксид неметалла, является кислотным.
Оба оксида в паре — кислотные. Этот вариант не соответствует условию.

2) $BaO, CO$

$BaO$ (оксид бария) — оксид щелочноземельного металла, является основным.
$CO$ (оксид углерода(II)) — является несолеобразующим оксидом.
Первый оксид является основным, что противоречит условию. Этот вариант не подходит.

3) $MgO, P_2O_5$

$MgO$ (оксид магния) — оксид металла II группы, является основным.
$P_2O_5$ (оксид фосфора(V)) — оксид неметалла, является кислотным.
Первый оксид — основный, а второй — кислотный. Порядок не соответствует условию задачи. Этот вариант не подходит.

4) $NO_2, K_2O$

$NO_2$ (оксид азота(IV)) — оксид неметалла, является кислотным.
$K_2O$ (оксид калия) — оксид щелочного металла, является основным.
В данной паре первый оксид — кислотный, а второй — основный. Этот вариант полностью соответствует условию задачи.

Ответ: 4

3. Выберите формулу вещества, не относящегося к гидроксидам.

1) $H_2SO_3$

2) $Ba(OH)_2$

3) $K_2SiO_3$

4) $H_3PO_4$

Для ответа на этот вопрос необходимо определить, к какому классу химических соединений относится каждое из предложенных веществ. Гидроксиды — это широкий класс неорганических соединений, которые содержат в своей структуре одну или несколько гидроксогрупп ($-OH$). К гидроксидам относятся основания, амфотерные гидроксиды и кислородсодержащие кислоты.

Проанализируем каждое вещество:

1) $H_2SO_3$

Сернистая кислота. Это кислородсодержащая кислота. Все кислородсодержащие кислоты можно рассматривать как гидроксиды неметаллов (кислотные гидроксиды). В структуре сернистой кислоты атом серы связан с двумя гидроксогруппами. Следовательно, $H_2SO_3$ является гидроксидом.

2) $Ba(OH)_2$

Гидроксид бария. Это вещество является основанием (в данном случае, щёлочью). Основания — это гидроксиды металлов. В формуле явно присутствуют две гидроксогруппы $OH^-$, связанные с катионом бария $Ba^{2+}$. Следовательно, $Ba(OH)_2$ является гидроксидом.

3) $K_2SiO_3$

Силикат калия. Это вещество относится к классу солей. Оно образовано катионами металла (калия, $K^+$) и анионом кислотного остатка (силикат-анионом, $SiO_3^{2-}$). Соли являются отдельным классом соединений и не относятся к гидроксидам. В составе этого соединения нет гидроксогрупп.

4) $H_3PO_4$

Ортофосфорная кислота. Как и сернистая кислота, это кислородсодержащая кислота и, соответственно, кислотный гидроксид. В её структуре атом фосфора связан с тремя гидроксогруппами. Следовательно, $H_3PO_4$ является гидроксидом.

Таким образом, единственное вещество из списка, которое не относится к классу гидроксидов, — это силикат калия, так как это соль.

Ответ: 3

4. Выберите формулу гидроксида, не разлагающегося при нагревании.

1) $Fe(OH)_2$

2) $H_2SiO_3$

3) $H_3PO_4$

4) $Mn(OH)_2$

Решение

Для того чтобы выбрать гидроксид, не разлагающийся при нагревании, необходимо проанализировать термическую стабильность каждого из предложенных соединений.

В химии существует общее правило: нерастворимые основания, амфотерные гидроксиды и некоторые неустойчивые кислоты (например, угольная, сернистая) при нагревании разлагаются на соответствующий оксид и воду. Термически устойчивыми являются гидроксиды щелочных металлов (например, $NaOH$, $KOH$) и большинства щелочноземельных металлов (кроме $Be(OH)_2$ и $Mg(OH)_2$).

Рассмотрим каждый из предложенных вариантов:

1) $Fe(OH)_2$ (гидроксид железа(II)) – это нерастворимое в воде основание. Как и большинство гидроксидов d-элементов, он термически неустойчив и при нагревании разлагается на оксид железа(II) и воду. Уравнение реакции:
$Fe(OH)_2 \xrightarrow{t} FeO + H_2O$

2) $H_2SiO_3$ (кремниевая кислота) – это слабая, нерастворимая в воде кислота. Она очень легко разлагается даже при незначительном нагревании на оксид кремния(IV) (кремнезём) и воду. Уравнение реакции:
$H_2SiO_3 \xrightarrow{t} SiO_2 + H_2O$

3) $H_3PO_4$ (ортофосфорная кислота) – это кислота средней силы, хорошо растворимая в воде. В отличие от вышеперечисленных соединений, она является термически устойчивой и при нагревании не разлагается на оксид и воду. При высоких температурах (выше 213 °C) она подвергается дегидратации (конденсации), образуя другие фосфорные кислоты (сначала пирофосфорную $H_4P_2O_7$, затем метафосфорную $(HPO_3)_n$), но не распадается на $P_2O_5$ и $H_2O$. Таким образом, из предложенных вариантов она является самой устойчивой к разложению.

4) $Mn(OH)_2$ (гидроксид марганца(II)) – это также нерастворимое основание, которое, как и гидроксид железа(II), разлагается при нагревании. Продуктами разложения являются оксид марганца(II) и вода. Уравнение реакции:
$Mn(OH)_2 \xrightarrow{t} MnO + H_2O$

Следовательно, единственное вещество в списке, которое не разлагается при нагревании (в смысле распада на оксид и воду), это ортофосфорная кислота.

Ответ: 3

5. Хлорид меди(II) не взаимодействует с веществом, формула которого

1) $KOH$

2) $AgNO_3$

3) $Al$

4) $Hg$

Решение

Для ответа на вопрос необходимо проанализировать возможность химического взаимодействия хлорида меди(II), формула которого $CuCl_2$, с каждым из предложенных веществ. Хлорид меди(II) — это растворимая в воде соль.

1) KOH

Гидроксид калия ($KOH$) — это сильное основание (щёлочь). Растворимые соли, подобные хлориду меди(II), вступают в реакции ионного обмена со щелочами, если в результате образуется нерастворимое основание. В данном случае образуется голубой осадок гидроксида меди(II) ($Cu(OH)_2$). Следовательно, реакция происходит.

Уравнение реакции: $CuCl_2 + 2KOH \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2KCl$

Ответ: данный вариант не является правильным, так как взаимодействие происходит.

2) AgNO₃

Нитрат серебра ($AgNO_3$) — это растворимая соль. Реакции ионного обмена между двумя солями в растворе протекают, если образуется осадок. При взаимодействии $CuCl_2$ и $AgNO_3$ образуется белый творожистый осадок хлорида серебра ($AgCl$). Следовательно, реакция происходит.

Уравнение реакции: $CuCl_2 + 2AgNO_3 \rightarrow 2AgCl \downarrow + Cu(NO_3)_2$

Ответ: данный вариант не является правильным, так как взаимодействие происходит.

3) Al

Алюминий ($Al$) — это металл. Взаимодействие металла с раствором соли возможно, если металл более активен, чем металл, входящий в состав соли. Активность металлов определяется по электрохимическому ряду напряжений. Алюминий находится в этом ряду левее меди, что означает, что он является более активным металлом и способен вытеснять медь из её солей. Следовательно, реакция происходит.

Уравнение реакции: $2Al + 3CuCl_2 \rightarrow 2AlCl_3 + 3Cu$

Ответ: данный вариант не является правильным, так как взаимодействие происходит.

4) Hg

Ртуть ($Hg$) — это металл. Чтобы определить, будет ли она реагировать с хлоридом меди(II), снова обратимся к электрохимическому ряду напряжений металлов. Ртуть находится в этом ряду правее меди, то есть является менее активным металлом. Менее активный металл не может вытеснить более активный из раствора его соли. Следовательно, реакция между ртутью и хлоридом меди(II) не происходит.

Ответ: данный вариант является правильным, так как хлорид меди(II) не взаимодействует с ртутью.

6. Выберите формулу основания, которое можно получить взаимодействием соответствующего металла с водой.

1) $Fe(OH)_2$

2) $Sr(OH)_2$

3) $Cu(OH)_2$

4) $Mn(OH)_2$

Решение

Для решения этой задачи необходимо проанализировать химическую активность металлов, входящих в состав предложенных оснований, по отношению к воде. Способность металла реагировать с водой с образованием гидроксида зависит от его положения в электрохимическом ряду напряжений.

1) Fe(OH)₂

Железо ($Fe$) — металл средней активности. Оно не реагирует с холодной водой. При взаимодействии с водяным паром при высокой температуре железо образует смешанный оксид (железную окалину $Fe_3O_4$), а не гидроксид.

Уравнение реакции с паром: $3Fe + 4H_2O \xrightarrow{t°} Fe_3O_4 + 4H_2\uparrow$.

Гидроксид железа(II) получают косвенным путем, например, реакцией обмена между солью железа(II) и щелочью. Следовательно, этот вариант не подходит.

2) Sr(OH)₂

Стронций ($Sr$) — активный щелочноземельный металл. Он находится во второй группе главной подгруппы периодической системы. Активные металлы (щелочные и щелочноземельные, кроме Be и Mg) энергично реагируют с водой при обычных условиях, образуя растворимое основание (щелочь) и водород.

Уравнение реакции: $Sr + 2H_2O \rightarrow Sr(OH)_2 + H_2\uparrow$.

Таким образом, гидроксид стронция можно получить прямым взаимодействием металла с водой. Этот вариант является правильным.

3) Cu(OH)₂

Медь ($Cu$) — малоактивный металл, стоящий в ряду напряжений после водорода. Металлы, стоящие после водорода, не вытесняют его из воды. Следовательно, медь не реагирует с водой ни при каких условиях.

Гидроксид меди(II) получают реакцией обмена, например, между сульфатом меди(II) и гидроксидом натрия. Этот вариант не подходит.

4) Mn(OH)₂

Марганец ($Mn$) является металлом средней активности и стоит в ряду напряжений до водорода. Он может реагировать с водой, но реакция протекает очень медленно (с холодной водой) или при нагревании (с горячей водой или паром) с образованием гидроксида марганца(II).

Уравнение реакции: $Mn + 2H_2O \xrightarrow{t°} Mn(OH)_2\downarrow + H_2\uparrow$.

Хотя эта реакция и возможна, в сравнении со стронцием, который реагирует с водой активно и при обычных условиях, стронций является классическим и наиболее подходящим примером из предложенных.

Вывод: Единственный металл из представленных, который активно реагирует с водой при нормальных условиях с образованием гидроксида, — это стронций.

Ответ: 2) $Sr(OH)_2$.

7. Реакция обмена протекает между веществами, формулы которых:

1) $Ca(OH)_2$ и $HCl$

2) $KCl$ и $Na_2SO_4$

3) $Mg$ и $H_2SO_3$

4) $NaNO_3$ и $HCl$

Дано:

Пары веществ:
1) $Ca(OH)_2$ и $HCl$
2) $KCl$ и $Na_2SO_4$
3) $Mg$ и $H_2SO_3$
4) $NaNO_3$ и $HCl$

Найти:

Пару веществ, между которыми протекает реакция обмена.

Решение:

Реакция обмена — это реакция между двумя сложными веществами, в ходе которой они обмениваются своими составными частями (ионами или атомными группами). Для того чтобы реакция обмена в растворе протекала до конца, необходимо, чтобы выполнялось хотя бы одно из условий:

• образование осадка (нерастворимого вещества);
• выделение газа;
• образование слабого электролита (например, воды).

Рассмотрим каждую пару веществ:

1) $Ca(OH)_2$ и $HCl$
Это реакция между основанием (гидроксид кальция) и кислотой (соляная кислота). Такие реакции называются реакциями нейтрализации и являются частным случаем реакций обмена. Уравнение реакции: $Ca(OH)_2 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + 2H_2O$
В результате реакции образуется вода ($H_2O$) — слабый электролит. Следовательно, реакция обмена протекает.

2) $KCl$ и $Na_2SO_4$
Это реакция между двумя растворимыми солями (хлорид калия и сульфат натрия). Возможное уравнение реакции обмена: $2KCl + Na_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + 2NaCl$
Все исходные вещества и продукты реакции ($K_2SO_4$ и $NaCl$) являются хорошо растворимыми в воде солями и сильными электролитами. Условия протекания реакции обмена не выполняются, поэтому она практически не идет.

3) $Mg$ и $H_2SO_3$
Это реакция между простым веществом (металл магний) и сложным веществом (сернистая кислота). Данный тип реакции относится к реакциям замещения, а не обмена. Уравнение реакции: $Mg + H_2SO_3 \rightarrow MgSO_3\downarrow + H_2\uparrow$
Атомы магния замещают атомы водорода в кислоте.

4) $NaNO_3$ и $HCl$
Это реакция между солью (нитрат натрия) и кислотой (соляная кислота). Возможное уравнение реакции обмена: $NaNO_3 + HCl \rightarrow NaCl + HNO_3$
Все исходные вещества и продукты реакции ($NaCl$ и $HNO_3$) являются сильными электролитами и хорошо растворимы в воде. Реакция не протекает, так как не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита.

Таким образом, единственная пара веществ, между которыми протекает реакция обмена, — это гидроксид кальция и соляная кислота.

Ответ: 1