Страница 72 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

5. Верны ли утверждения об основаниях?

А. Нерастворимые основания не реагируют с кислотами.

Б. Реакции между растворами щелочей и солей сопровождаются образованием осадка или газа.

1) верно только А
2) верно только Б
3) оба утверждения верны
4) оба утверждения неверны

А. Нерастворимые основания не реагируют с кислотами.
Данное утверждение является неверным. Одним из ключевых химических свойств всех оснований, включая нерастворимые, является их способность вступать в реакцию нейтрализации с кислотами. В результате этой реакции образуются соль и вода.
Рассмотрим пример реакции нерастворимого гидроксида меди(II) с соляной кислотой:
$Cu(OH)_2(тв) + 2HCl(р-р) \rightarrow CuCl_2(р-р) + 2H_2O(ж)$
Как видно из уравнения, реакция протекает, и нерастворимое основание превращается в растворимую соль. Следовательно, утверждение А ложно.

Б. Реакции между растворами щелочей и солей сопровождаются образованием осадка или газа.
Данное утверждение является верным. Взаимодействие между щелочами (растворимыми основаниями) и солями относится к реакциям ионного обмена. Согласно правилам протекания реакций ионного обмена, они считаются необратимыми (идут до конца), если в результате образуется нерастворимое вещество (осадок), выделяется газ или образуется малодиссоциирующее вещество (например, вода).
В случае реакции щелочи с солью, продуктами являются новое основание и новая соль. Реакция идет, если выполняется одно из условий:
1. Образуется нерастворимое основание (выпадает в осадок). Пример:
$2NaOH(р-р) + FeCl_2(р-р) \rightarrow Fe(OH)_2(тв)\downarrow + 2NaCl(р-р)$
2. Образуется газ. Это происходит, когда исходная соль является солью аммония, которая при реакции со щелочью выделяет газообразный аммиак. Пример:
$KOH(р-р) + NH_4Cl(р-р) \rightarrow KCl(р-р) + NH_3(г)\uparrow + H_2O(ж)$
Поскольку протекание реакции обусловлено именно этими признаками, утверждение Б истинно.

Таким образом, утверждение А неверно, а утверждение Б верно. Это соответствует варианту ответа 2.
Ответ: 2) верно только Б

6. С гидроксидом натрия не взаимодействует вещество, формула которого

1) $CuCl_2$

2) $HCl$

3) $CO_2$

4) $CaO$

Решение

Для ответа на вопрос необходимо проанализировать возможность химического взаимодействия гидроксида натрия ($NaOH$), который является сильным основанием (щёлочью), с каждым из предложенных веществ.

1) $CuCl_2$

Хлорид меди(II) ($CuCl_2$) — это растворимая соль. Щёлочи вступают в реакцию ионного обмена с растворами солей, если в результате образуется нерастворимое вещество (осадок), газ или вода. При взаимодействии гидроксида натрия с хлоридом меди(II) выпадает нерастворимый осадок гидроксида меди(II) голубого цвета. Реакция протекает:

$2NaOH + CuCl_2 \rightarrow Cu(OH)_2 \downarrow + 2NaCl$

2) $HCl$

Соляная кислота ($HCl$) — это сильная кислота. Гидроксид натрия, как основание, вступает с кислотой в реакцию нейтрализации, в результате которой образуются соль и вода. Реакция протекает:

$NaOH + HCl \rightarrow NaCl + H_2O$

3) $CO_2$

Диоксид углерода ($CO_2$) — это кислотный оксид. Щёлочи реагируют с кислотными оксидами, образуя соль и воду. Реакция протекает:

$2NaOH + CO_2 \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$

4) $CaO$

Оксид кальция ($CaO$) — это основный оксид. Гидроксид натрия является основанием. Вещества, обладающие основными свойствами (основания и основные оксиды), как правило, не взаимодействуют друг с другом. Следовательно, реакция между $NaOH$ и $CaO$ не происходит.

Таким образом, единственное вещество из предложенных, которое не реагирует с гидроксидом натрия, — это оксид кальция.

Ответ: 4) CaO

7. Укажите формулу основания, разложением которого можно получить оксид.

1) $ \text{NaOH} $

2) $ \text{Mg}(\text{OH})_2 $

3) $ \text{CsOH} $

4) $ \text{Sr}(\text{OH})_2 $

Решение

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать термическую устойчивость представленных оснований (гидроксидов). Общее правило гласит, что термическая устойчивость гидроксидов зависит от положения металла в периодической системе и от растворимости самого гидроксида.

1. Гидроксиды щелочных металлов (IА группа), за исключением гидроксида лития, являются термически устойчивыми. Они плавятся при нагревании, но не разлагаются на оксид и воду. К таким основаниям относятся $NaOH$ и $CsOH$. Следовательно, варианты 1 и 3 не подходят.

2. Гидроксиды щелочноземельных металлов (IIА группа) и других металлов ведут себя по-разному. Нерастворимые в воде основания, как правило, легко разлагаются при нагревании. Растворимые основания (щёлочи), образованные металлами IIА группы (начиная с кальция: $Ca(OH)_2, Sr(OH)_2, Ba(OH)_2$), более устойчивы, но также разлагаются при высоких температурах.

Рассмотрим оставшиеся варианты:

• 2) $Mg(OH)_2$ (гидроксид магния) — это нерастворимое в воде основание. Нерастворимые основания при нагревании разлагаются на соответствующий оксид и воду. Реакция разложения гидроксида магния протекает при температуре около 350-400 °C:
  $Mg(OH)_2 \xrightarrow{t} MgO + H_2O$

• 4) $Sr(OH)_2$ (гидроксид стронция) — это растворимое основание (щёлочь). Он является более термически устойчивым, чем гидроксид магния, и разлагается при значительно более высокой температуре (около 800 °C).
  $Sr(OH)_2 \xrightarrow{t} SrO + H_2O$

Хотя оба гидроксида, $Mg(OH)_2$ и $Sr(OH)_2$, могут быть разложены нагреванием, в контексте типичных школьных заданий под основаниями, разложением которых получают оксид, в первую очередь подразумевают нерастворимые гидроксиды. Гидроксид магния является классическим примером такого основания.

Таким образом, из предложенных вариантов формула основания, которое легко разлагается при нагревании с образованием оксида, — это $Mg(OH)_2$.

Ответ: 2) $Mg(OH)_2$

8. К реакциям нейтрализации не относится взаимодействие между веществами, формулы которых:

1) $KOH$ и $P_2O_5$

2) $NaOH$ и $H_2SO_4$

3) $H_2SO_4$ и $Ba(OH)_2$

4) $LiOH$ и $H_3PO_4$

Решение

Реакция нейтрализации — это реакция ионного обмена между кислотой и основанием, в результате которой образуются соль и вода. Общая схема реакции в классическом определении выглядит так: Кислота + Основание → Соль + Вода. Чтобы определить, какая из предложенных пар веществ не вступает в реакцию нейтрализации, необходимо проанализировать классы соединений в каждом варианте.

1) KOH и P₂O₅

В этой паре $KOH$ (гидроксид калия) является сильным основанием (щёлочью), а $P_2O_5$ (оксид фосфора(V)) — кислотным оксидом. Реакция между основанием и кислотным оксидом приводит к образованию соли и воды, но не является реакцией нейтрализации в строгом смысле, поскольку в ней участвует не сама кислота, а её ангидрид (оксид). Уравнение реакции: $6KOH + P_2O_5 \rightarrow 2K_3PO_4 + 3H_2O$.

2) NaOH и H₂SO₄

Здесь $NaOH$ (гидроксид натрия) — это сильное основание (щёлочь), а $H_2SO_4$ (серная кислота) — сильная кислота. Их взаимодействие является классическим примером реакции нейтрализации. Уравнение реакции: $2NaOH + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$. В реакции участвуют кислота и основание, образуя соль и воду.

3) H₂SO₄ и Ba(OH)₂

В данном случае $H_2SO_4$ (серная кислота) — сильная кислота, а $Ba(OH)_2$ (гидроксид бария) — сильное основание. Их взаимодействие также является реакцией нейтрализации. Уравнение реакции: $H_2SO_4 + Ba(OH)_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2H_2O$. В реакции участвуют кислота и основание, образуя соль и воду.

4) LiOH и H₃PO₄

$LiOH$ (гидроксид лития) — сильное основание (щёлочь), а $H_3PO_4$ (ортофосфорная кислота) — кислота средней силы. Их взаимодействие — это реакция нейтрализации. Уравнение полной нейтрализации: $3LiOH + H_3PO_4 \rightarrow Li_3PO_4 + 3H_2O$. В реакции участвуют кислота и основание, образуя соль и воду.

Сравнивая все варианты, можно заключить, что реакции во 2, 3 и 4 пунктах полностью соответствуют определению реакции нейтрализации (кислота + основание). Реакция в 1 пункте представляет собой взаимодействие основания с кислотным оксидом, что не является реакцией нейтрализации в её строгом определении.

Ответ: 1.

9. К 100 г 10%-ного раствора гидроксида натрия добавили 50 мл воды. Массовая доля щёлочи в полученном растворе стала равна

1) 6,7 %

2) 40 %

3) 20,2 %

4) 8,3 %

Дано:

Масса исходного раствора гидроксида натрия, $m_{p-pa1} = 100 \text{ г}$
Массовая доля $NaOH$ в исходном растворе, $w_1 = 10\%$
Объем добавленной воды, $V_{H_2O} = 50 \text{ мл}$

Перевод данных в систему СИ:
$m_{p-pa1} = 100 \text{ г} = 0.1 \text{ кг}$
$V_{H_2O} = 50 \text{ мл} = 5 \cdot 10^{-5} \text{ м}^3$
Плотность воды $\rho_{H_2O} \approx 1 \text{ г/мл} = 1000 \text{ кг/м}^3$

Найти:

Массовую долю щёлочи в полученном растворе, $w_2$

Решение:

1. Сначала найдем массу чистого гидроксида натрия ($NaOH$), содержащегося в исходном 10%-ном растворе. Масса растворенного вещества вычисляется по формуле:

$m_{вещества} = m_{раствора} \times w$

Подставляем наши значения (предварительно переведя проценты в доли: $10\% = 0.1$):

$m_{NaOH} = 100 \text{ г} \times 0.1 = 10 \text{ г}$

2. Далее определим массу добавленной воды. Плотность воды принимается равной $1 \text{ г/мл}$, поэтому масса 50 мл воды составляет:

$m_{H_2O} = V_{H_2O} \times \rho_{H_2O} = 50 \text{ мл} \times 1 \text{ г/мл} = 50 \text{ г}$

3. Теперь вычислим общую массу полученного раствора. Она равна сумме масс исходного раствора и добавленной воды.

$m_{p-pa2} = m_{p-pa1} + m_{H_2O} = 100 \text{ г} + 50 \text{ г} = 150 \text{ г}$

4. При разбавлении раствора водой масса растворенного вещества ($NaOH$) не изменяется и по-прежнему составляет 10 г. Теперь мы можем рассчитать новую массовую долю щёлочи в конечном растворе:

$w_2 = \frac{m_{NaOH}}{m_{p-pa2}} \times 100\%$

$w_2 = \frac{10 \text{ г}}{150 \text{ г}} \times 100\% = \frac{1}{15} \times 100\% \approx 6.67\%$

Полученное значение наиболее близко к варианту ответа 1.

Ответ: 1) 6,7 %

10. Гидроксид меди(II) можно получить взаимодействием веществ, формулы которых:

1) $CuCl_2$ и $H_2O$

2) $Cu(NO_3)_2$ и $NaOH$

3) $CuO$ и $H_2O$

4) $CuSO_4$ и $KOH$

5) $Cu$ и $H_2O$

Решение

Для получения гидроксида меди(II) ($Cu(OH)_2$), который является нерастворимым в воде основанием, необходимо провести реакцию между растворимой солью меди(II) и щелочью (растворимым основанием). Это классический пример реакции ионного обмена, в результате которой образуется нерастворимый осадок. Проанализируем каждый из предложенных вариантов.

1) $CuCl_2$ и $H_2O$

Хлорид меди(II) ($CuCl_2$) является солью, которая хорошо растворяется в воде ($H_2O$). При этом происходит диссоциация соли на ионы, а также незначительный обратимый гидролиз. Данный процесс не приводит к полному образованию гидроксида и не является методом его синтеза.

Ответ: неверно.

2) $Cu(NO_3)_2$ и $NaOH$

В этом варианте взаимодействуют нитрат меди(II) ($Cu(NO_3)_2$), являющийся растворимой солью, и гидроксид натрия ($NaOH$), являющийся щелочью. В результате реакции обмена образуется нерастворимый гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$) в виде голубого осадка и растворимый нитрат натрия ($NaNO_3$). Эта реакция является стандартным лабораторным способом получения гидроксида меди(II).
Уравнение реакции: $Cu(NO_3)_2 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + 2NaNO_3$

Ответ: верно.

3) $CuO$ и $H_2O$

Оксид меди(II) ($CuO$) — это основный оксид, который нерастворим в воде и не вступает с ней в реакцию. Для получения гидроксида из оксида необходимо сначала провести реакцию с кислотой для получения соли, а затем уже на соль действовать щелочью.
$CuO + H_2O \rightarrow$ реакция не протекает.

Ответ: неверно.

4) $CuSO_4$ и $KOH$

Здесь взаимодействуют сульфат меди(II) ($CuSO_4$), растворимая соль, и гидроксид калия ($KOH$), щелочь. Аналогично варианту 2, протекает реакция ионного обмена, приводящая к образованию осадка гидроксида меди(II) ($Cu(OH)_2$) и растворимой соли сульфата калия ($K_2SO_4$).
Уравнение реакции: $CuSO_4 + 2KOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + K_2SO_4$

Ответ: верно.

5) $Cu$ и $H_2O$

Медь ($Cu$) — это металл, находящийся в ряду электрохимической активности металлов после водорода. Следовательно, медь не способна вытеснять водород из воды и не реагирует с ней при обычных условиях с образованием гидроксида.
$Cu + H_2O \rightarrow$ реакция не протекает.

Ответ: неверно.

Исходя из анализа, гидроксид меди(II) можно получить реакциями, представленными в пунктах 2 и 4.

Ответ: 2, 4.

11. Установите соответствие между реагентами и продуктами реакции.

РЕАГЕНТЫ

А) $KOH + N_2O_5 \rightarrow$

Б) $Fe(OH)_2 + HCl \rightarrow$

В) $KOH + HNO_3 \rightarrow$

ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ

1) реакция не протекает

2) $KNO_3 + H_2O$

3) $FeCl_2 + H_2O$

4) $FeCl_3 + H_2O$

5) $KNO_3$

Решение

А) Взаимодействие гидроксида калия ($KOH$), являющегося щёлочью (сильным основанием), с оксидом азота(V) ($N_2O_5$), который является кислотным оксидом. Реакция между основанием и кислотным оксидом приводит к образованию соли и воды. Кислотному оксиду $N_2O_5$ соответствует азотная кислота ($HNO_3$), поэтому образуется соль этой кислоты — нитрат калия ($KNO_3$). Уравнение реакции в сбалансированном виде:

$2KOH + N_2O_5 \rightarrow 2KNO_3 + H_2O$

Продуктами реакции являются нитрат калия и вода, что соответствует варианту 2.

Ответ: 2

Б) Взаимодействие гидроксида железа(II) ($Fe(OH)_2$), который является нерастворимым основанием, с соляной кислотой ($HCl$), являющейся сильной кислотой. Это реакция нейтрализации, в результате которой образуются соль и вода. Железо в исходном гидроксиде имеет степень окисления +2, поэтому в продуктах образуется соль железа(II) — хлорид железа(II) ($FeCl_2$). Уравнение реакции в сбалансированном виде:

$Fe(OH)_2 + 2HCl \rightarrow FeCl_2 + 2H_2O$

Продуктами реакции являются хлорид железа(II) и вода, что соответствует варианту 3.

Ответ: 3

В) Взаимодействие гидроксида калия ($KOH$) — сильного основания, с азотной кислотой ($HNO_3$) — сильной кислотой. Это классическая реакция нейтрализации, продуктами которой являются соль и вода. Соль образуется из катиона основания ($K^+$) и аниона кислотного остатка ($NO_3^-$). Уравнение реакции:

$KOH + HNO_3 \rightarrow KNO_3 + H_2O$

Продуктами реакции являются нитрат калия и вода, что соответствует варианту 2.

Ответ: 2