Страница 76 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

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

1) $Fe(NO_3)_2$ и $KOH$

2) $FeCl_2$ и $H_2O$

3) $Fe$ и $H_2O$

4) $FeSO_4$ и $Ca(OH)_2$

5) $FeCl_3$ и $NaOH$

Для того чтобы получить гидроксид железа(II) ($Fe(OH)_2$), необходимо провести реакцию, в результате которой образуется это нерастворимое основание. Как правило, для этого используют реакцию обмена между растворимой солью железа(II) и растворимым основанием (щелочью). Проанализируем предложенные варианты.

1) Fe(NO₃)₂ и KOH

Взаимодействие нитрата железа(II) ($Fe(NO_3)_2$) и гидроксида калия ($KOH$). Нитрат железа(II) является растворимой солью, а гидроксид калия — растворимым сильным основанием (щелочью). Между ними протекает реакция ионного обмена, в результате которой образуется нерастворимый осадок гидроксида железа(II) и растворимая соль нитрат калия.

Уравнение реакции:

$Fe(NO_3)_2 + 2KOH \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + 2KNO_3$

Этот способ является классическим и наиболее подходящим для получения гидроксида железа(II) в лаборатории, так как целевой продукт легко отделяется от растворимых побочных продуктов. Этот вариант подходит.

2) FeCl₂ и H₂O

Взаимодействие хлорида железа(II) ($FeCl_2$) с водой ($H_2O$). Хлорид железа(II) — это соль, образованная слабым основанием ($Fe(OH)_2$) и сильной кислотой ($HCl$). В водном растворе такие соли подвергаются гидролизу по катиону.

Уравнение обратимой реакции:

$Fe^{2+} + 2H_2O \rightleftharpoons Fe(OH)_2 \downarrow + 2H^+$

Реакция является обратимой, и равновесие смещено в сторону исходных веществ. Для получения значимого количества гидроксида железа(II) требуются специальные условия, и этот метод не считается стандартным способом синтеза. Этот вариант не подходит как основной способ получения.

3) Fe и H₂O

Взаимодействие металлического железа ($Fe$) с водой ($H_2O$). При обычных условиях железо с водой не реагирует. Реакция возможна только при высокой температуре (с водяным паром), но продуктами являются оксиды железа ($FeO$, $Fe_3O_4$), а не гидроксид.

Уравнение реакции при высокой температуре:

$3Fe + 4H_2O \xrightarrow{t^\circ} Fe_3O_4 + 4H_2$

Этот вариант не подходит.

4) FeSO₄ и Ca(OH)₂

Взаимодействие сульфата железа(II) ($FeSO_4$) и гидроксида кальция ($Ca(OH)_2$). Сульфат железа(II) — растворимая соль, а гидроксид кальция — малорастворимое, но достаточно сильное основание. Между ними происходит реакция обмена.

Уравнение реакции:

$FeSO_4 + Ca(OH)_2 \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + CaSO_4 \downarrow$

В результате реакции образуется гидроксид железа(II) в виде осадка. Однако второй продукт, сульфат кальция ($CaSO_4$), также является малорастворимым веществом и выпадает в осадок. Это приводит к образованию смеси двух осадков, что затрудняет выделение чистого гидроксида железа(II). Тем не менее, сам факт образования $Fe(OH)_2$ делает этот способ возможным. Этот вариант подходит.

5) FeCl₃ и NaOH

Взаимодействие хлорида железа(III) ($FeCl_3$) и гидроксида натрия ($NaOH$). В этой реакции используется соль железа со степенью окисления +3. Следовательно, продуктом реакции будет гидроксид железа(III), а не гидроксид железа(II).

Уравнение реакции:

$FeCl_3 + 3NaOH \rightarrow Fe(OH)_3 \downarrow + 3NaCl$

Этот вариант не подходит, так как образуется другое вещество.

Таким образом, гидроксид железа(II) можно получить взаимодействием веществ, указанных в пунктах 1 и 4. Вариант 1 является предпочтительным.

Ответ: 1, 4.

11. Установите соответствие между реагентами и продуктами реакции.

РЕАГЕНТЫ

А) $KOH + H_2SO_4 \rightarrow$

Б) $Mg(OH)_2 + CaCl_2 \rightarrow$

В) $NaOH + SO_3 \rightarrow$

ПРОДУКТЫ РЕАКЦИИ

1) $Na_2SO_4 + H_2O$

2) $K_2SO_4 + H_2O$

3) $Na_2SO_3 + H_2O$

4) $MgCl_2 + Ca(OH)_2$

5) реакция не протекает

А) $KOH + H_2SO_4 \rightarrow$

Реакция между гидроксидом калия ($KOH$), который является сильным основанием, и серной кислотой ($H_2SO_4$), которая является сильной кислотой, представляет собой реакцию нейтрализации. В результате такой реакции образуются соль и вода. Соль формируется из катиона основания ($K^+$) и аниона кислотного остатка ($SO_4^{2-}$). Формула образующейся соли — сульфат калия, $K_2SO_4$. Второй продукт реакции — вода, $H_2O$.

Уравнение реакции в сбалансированном виде:

$2KOH + H_2SO_4 \rightarrow K_2SO_4 + 2H_2O$

Продукты реакции — это сульфат калия и вода, что соответствует варианту под номером 2.

Ответ: 2) $K_2SO_4 + H_2O$

Б) $Mg(OH)_2 + CaCl_2 \rightarrow$

Данная реакция является реакцией ионного обмена между основанием (гидроксидом магния, $Mg(OH)_2$) и солью (хлоридом кальция, $CaCl_2$). Реакции ионного обмена протекают до конца, если в результате образуется осадок, газ или слабый электролит (например, вода). Потенциальные продукты этой реакции — $MgCl_2$ (хлорид магния) и $Ca(OH)_2$ (гидроксид кальция).

Уравнение гипотетической реакции:

$Mg(OH)_2 + CaCl_2 \rightarrow MgCl_2 + Ca(OH)_2$

Обратимся к таблице растворимости. $Mg(OH)_2$ является нерастворимым веществом, а $Ca(OH)_2$ — малорастворимым. Реакция обмена между нерастворимым и растворимым веществами протекает в сторону образования еще менее растворимого вещества. Произведение растворимости гидроксида магния ($ПР_{Mg(OH)_2} \approx 5.6 \times 10^{-12}$) значительно меньше, чем у гидроксида кальция ($ПР_{Ca(OH)_2} \approx 5.0 \times 10^{-6}$). Это означает, что $Mg(OH)_2$ — гораздо более устойчивый осадок, чем $Ca(OH)_2$. Следовательно, равновесие реакции смещено влево, то есть прямая реакция не протекает. Наоборот, протекает обратная реакция с образованием осадка $Mg(OH)_2$. Таким образом, для исходных реагентов реакция не идёт, что соответствует варианту 5.

Ответ: 5) реакция не протекает

В) $NaOH + SO_3 \rightarrow$

Это реакция между сильным основанием (гидроксидом натрия, $NaOH$) и кислотным оксидом (оксидом серы(VI), $SO_3$). Взаимодействие кислотного оксида с основанием приводит к образованию соли и, в данном случае, воды. Кислотным оксидом $SO_3$ образована серная кислота $H_2SO_4$, так как степень окисления серы в обоих соединениях равна +6. Соответственно, в результате реакции образуется соль серной кислоты — сульфат натрия ($Na_2SO_4$).

Уравнение реакции:

$2NaOH + SO_3 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2O$

Продуктами реакции являются сульфат натрия и вода. Этот набор продуктов соответствует варианту под номером 1. Вариант 3 ($Na_2SO_3 + H_2O$) является результатом реакции $NaOH$ с оксидом серы(IV), $SO_2$.

Ответ: 1) $Na_2SO_4 + H_2O$

12. Определите массу соли, полученной при взаимодействии гидроксида меди(II) с 29,4 г серной кислоты.

Дано:

$m(H₂SO₄) = 29,4 \text{ г}$

Найти:

$m(\text{соли}) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции взаимодействия гидроксида меди(II) с серной кислотой. В результате реакции нейтрализации образуется соль сульфат меди(II) и вода:

$Cu(OH)₂ + H₂SO₄ → CuSO₄ + 2H₂O$

2. Рассчитаем молярную массу серной кислоты ($H₂SO₄$), используя относительные атомные массы элементов из Периодической системы Д.И. Менделеева: $Ar(H)=1$, $Ar(S)=32$, $Ar(O)=16$.

$M(H₂SO₄) = 2 \cdot Ar(H) + Ar(S) + 4 \cdot Ar(O) = 2 \cdot 1 + 32 + 4 \cdot 16 = 98 \text{ г/моль}$

3. Найдем количество вещества (число моль) серной кислоты, вступившей в реакцию:

$n(H₂SO₄) = \frac{m(H₂SO₄)}{M(H₂SO₄)} = \frac{29,4 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} = 0,3 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции видно, что из 1 моль серной кислоты образуется 1 моль соли сульфата меди(II) ($CuSO₄$). Следовательно, их количества вещества соотносятся как 1:1.

$n(CuSO₄) = n(H₂SO₄) = 0,3 \text{ моль}$

5. Рассчитаем молярную массу соли сульфата меди(II) ($CuSO₄$). Относительная атомная масса меди $Ar(Cu) \approx 64$.

$M(CuSO₄) = Ar(Cu) + Ar(S) + 4 \cdot Ar(O) = 64 + 32 + 4 \cdot 16 = 160 \text{ г/моль}$

6. Теперь определим массу полученной соли:

$m(CuSO₄) = n(CuSO₄) \cdot M(CuSO₄) = 0,3 \text{ моль} \cdot 160 \text{ г/моль} = 48 \text{ г}$

Ответ: масса полученной соли составляет 48 г.

13. Дана схема превращений веществ:

$MgO \to MgCl_2 \to Mg(OH)_2$

Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить эти превращения, укажите названия веществ и тип каждой реакции.

Для осуществления указанной цепи превращений необходимо последовательно провести две химические реакции.

$MgO \rightarrow MgCl_2$

Первое превращение — получение соли (хлорида магния) из оксида (оксида магния). Оксид магния $MgO$ является основным оксидом, поэтому для получения соли он должен прореагировать с кислотой. Для получения хлорида магния $MgCl_2$ необходимо использовать кислоту, содержащую хлорид-анион, например, соляную (хлороводородную) кислоту $HCl$. В результате реакции образуется соль и вода.

Ответ: Уравнение реакции: $MgO + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2O$. Названия веществ: $MgO$ — оксид магния, $HCl$ — соляная кислота, $MgCl_2$ — хлорид магния, $H_2O$ — вода.Тип реакции: реакция обмена.

$MgCl_2 \rightarrow Mg(OH)_2$

Второе превращение — получение нерастворимого основания (гидроксида магния) из соли (хлорида магния). Для этого необходимо к раствору соли $MgCl_2$ добавить раствор щёлочи (растворимого основания), например, гидроксид натрия $NaOH$ или гидроксид калия $KOH$. В результате реакции обмена образуется нерастворимый гидроксид магния $Mg(OH)_2$, который выпадает в виде белого осадка, и новая соль.

Ответ: Уравнение реакции: $MgCl_2 + 2NaOH \rightarrow Mg(OH)_2\downarrow + 2NaCl$.Названия веществ: $MgCl_2$ — хлорид магния, $NaOH$ — гидроксид натрия, $Mg(OH)_2$ — гидроксид магния, $NaCl$ — хлорид натрия.Тип реакции: реакция обмена.

1. Выберите ряд формул, в котором каждое вещество относится
к основаниям.

1) $\text{NaOH}$, $\text{CaO}$, $\text{KOH}$

2) $\text{Fe(OH)}_2$, $\text{Cr(OH)}_2$, $\text{CO}_2$

3) $\text{Mg(OH)}_2$, $\text{KOH}$, $\text{CsOH}$

4) $\text{LiOH}$, $\text{CaCl}_2$, $\text{Sr(OH)}_2$

Решение

Основания — это сложные вещества, которые состоят из катионов металла (или катиона аммония $NH_4^+$) и гидроксогрупп ($OH^-$). Общая формула оснований имеет вид $M(OH)_n$, где $M$ — это металл, а $n$ — его валентность. Проанализируем каждый из предложенных рядов веществ.

1) $NaOH$, $CaO$, $KOH$
В этом ряду гидроксид натрия ($NaOH$) и гидроксид калия ($KOH$) являются основаниями. Однако оксид кальция ($CaO$) — это основный оксид, а не основание. Следовательно, этот ряд не подходит.

2) $Fe(OH)_2$, $Cr(OH)_2$, $CO_2$
В этом ряду гидроксид железа(II) ($Fe(OH)_2$) и гидроксид хрома(II) ($Cr(OH)_2$) являются основаниями. Однако диоксид углерода ($CO_2$) — это кислотный оксид. Следовательно, этот ряд не подходит.

3) $Mg(OH)_2$, $KOH$, $CsOH$
В этом ряду все вещества являются основаниями: гидроксид магния ($Mg(OH)_2$), гидроксид калия ($KOH$) и гидроксид цезия ($CsOH$). Все они соответствуют общей формуле оснований $M(OH)_n$. Следовательно, этот ряд является правильным.

4) $LiOH$, $CaCl_2$, $Sr(OH)_2$
В этом ряду гидроксид лития ($LiOH$) и гидроксид стронция ($Sr(OH)_2$) являются основаниями. Однако хлорид кальция ($CaCl_2$) — это соль. Следовательно, этот ряд не подходит.

Ответ: 3.

2. Укажите формулу вещества, которое относится к нерастворимым основаниям.

1) $Mn(OH)_2$

2) $LiOH$

3) $BaO$

4) $H_2SiO_3$

Решение

Для того чтобы определить, какое из предложенных веществ является нерастворимым основанием, необходимо проанализировать каждое из них. Основания — это сложные вещества, состоящие из катиона металла (или аммония) и одной или нескольких гидроксид-анионов ($OH^−$). Растворимость оснований можно определить по таблице растворимости кислот, солей и оснований в воде.

1) $Mn(OH)_2$ — гидроксид марганца(II). Это вещество по своей химической природе является основанием, так как состоит из катиона металла $Mn^{2+}$ и двух гидроксогрупп $OH^-$. Согласно таблице растворимости, гидроксид марганца(II) является нерастворимым в воде (в таблице стоит буква "Н"). Таким образом, $Mn(OH)_2$ — это нерастворимое основание.

2) $LiOH$ — гидроксид лития. Это вещество является основанием, так как состоит из катиона металла $Li^+$ и гидроксогруппы $OH^-$. Литий — щелочной металл, а гидроксиды щелочных и щелочноземельных металлов (кроме магния) являются растворимыми в воде и называются щелочами. Следовательно, $LiOH$ — это растворимое основание.

3) $BaO$ — оксид бария. Это вещество относится к классу основных оксидов, а не оснований. Оксид бария реагирует с водой, образуя гидроксид бария $Ba(OH)_2$, который является растворимым основанием (щелочью). Сам $BaO$ не является основанием.

4) $H_2SiO_3$ — кремниевая кислота. Это вещество по своей химической природе является кислотой (на первом месте в формуле стоит водород). Кремниевая кислота нерастворима в воде, но она не является основанием.

Исходя из анализа, единственным веществом, которое соответствует условию "нерастворимое основание", является гидроксид марганца(II).

Ответ: 1

3. Укажите вещество, в растворе которого лакмус будет иметь такой же цвет, как и в растворе гидроксида натрия.

1) гидроксид калия

2) хлорид бария

3) гидроксид железа(II)

4) гидроксид цинка

Решение

Для ответа на этот вопрос необходимо определить, какую среду создают в водном растворе гидроксид натрия и предложенные вещества.

Гидроксид натрия ($NaOH$) — это сильное основание, щёлочь. При растворении в воде он полностью диссоциирует на ионы:
$NaOH \rightleftharpoons Na^+ + OH^-$
Наличие в растворе избытка гидроксид-ионов ($OH^-$) создаёт щелочную среду ($pH > 7$). Индикатор лакмус в щелочной среде приобретает синий цвет.

Следовательно, задача состоит в том, чтобы найти вещество из предложенных вариантов, которое также создаёт в водном растворе щелочную среду. Проанализируем каждый из предложенных вариантов.

1) гидроксид калия
Гидроксид калия ($KOH$) — это сильное основание (щёлочь), которое хорошо растворимо в воде. Подобно гидроксиду натрия, он диссоциирует с образованием гидроксид-ионов, создавая в растворе сильнощелочную среду. Лакмус в таком растворе будет синим.

2) хлорид бария
Хлорид бария ($BaCl_2$) — это соль, образованная сильным основанием ($Ba(OH)_2$) и сильной кислотой ($HCl$). Растворы таких солей имеют нейтральную среду ($pH \approx 7$), так как гидролиз не протекает. В нейтральной среде лакмус имеет фиолетовый цвет.

3) гидроксид железа(II)
Гидроксид железа(II) ($Fe(OH)_2$) — это слабое основание, которое является нерастворимым в воде. Из-за крайне низкой растворимости оно не может создать в воде щелочную среду, достаточную для изменения цвета индикатора.

4) гидроксид цинка
Гидроксид цинка ($Zn(OH)_2$) — это амфотерный гидроксид, также нерастворимый в воде. Он не создаст в воде щелочную среду и не изменит цвет лакмуса.

Таким образом, вещество, в растворе которого лакмус будет иметь такой же (синий) цвет, как и в растворе гидроксида натрия, — это гидроксид калия.

Ответ: 1