Страница 79 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

8. Фосфорная кислота вступает в реакцию с веществом, формула которого

1) $CO_2$

2) $CaCl_2$

3) $Cu$

4) $HCl$

Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать химические свойства фосфорной кислоты ($H_3PO_4$) и её способность вступать в реакцию с каждым из предложенных веществ. Фосфорная кислота — это трехосновная кислота средней силы. Как кислота, она реагирует с основными и амфотерными оксидами, основаниями, амфотерными гидроксидами, активными металлами (стоящими в ряду напряжений до водорода) и некоторыми солями.

1) $CO_2$

Диоксид углерода ($CO_2$), или углекислый газ, является кислотным оксидом. Вещества одного класса, в данном случае кислоты и кислотные оксиды, как правило, не реагируют друг с другом.

Ответ: не реагирует.

2) $CaCl_2$

Хлорид кальция ($CaCl_2$) — это соль. Реакция обмена между кислотой и солью протекает, если в результате образуется осадок, выделяется газ или образуется слабый электролит (например, вода). При взаимодействии фосфорной кислоты с хлоридом кальция образуется фосфат кальция ($Ca_3(PO_4)_2$), который является нерастворимым в воде веществом (выпадает в осадок). Эта реакция является качественной на фосфат-ион.
Уравнение реакции:
$2H_3PO_4 + 3CaCl_2 \rightarrow Ca_3(PO_4)_2\downarrow + 6HCl$

Ответ: реагирует.

3) $Cu$

Медь ($Cu$) — металл, находящийся в электрохимическом ряду активности металлов после водорода. Фосфорная кислота не является сильной кислотой-окислителем (в отличие от концентрированных серной и азотной кислот), поэтому она не может реагировать с малоактивными металлами, такими как медь.

Ответ: не реагирует.

4) $HCl$

Соляная кислота ($HCl$) также является кислотой. Кислоты друг с другом не взаимодействуют.

Ответ: не реагирует.

9. Верны ли утверждения о правилах безопасного обращения с растворами кислот?

А. При попадании раствора кислоты на кожу необходимо смыть кислоту большим количеством воды.

Б. При разбавлении концентрированной серной кислоты следует добавлять кислоту в воду при перемешивании.

1) верно только А 2) верно только Б

3) оба утверждения верны 4) оба утверждения неверны

Решение

Рассмотрим оба утверждения, касающиеся правил безопасности при работе с кислотами.

А. При попадании раствора кислоты на кожу необходимо смыть кислоту большим количеством воды.

Данное утверждение верно. Это основное правило первой помощи при химическом ожоге кислотой. Пораженный участок необходимо немедленно промывать большим количеством проточной воды в течение длительного времени (15-20 минут). Вода быстро разбавляет и смывает кислоту, предотвращая глубокое повреждение тканей. Исключение составляют некоторые специфические вещества, но для большинства распространенных кислот это правило является обязательным.

Ответ: утверждение А верно.

Б. При разбавлении концентрированной серной кислоты следует добавлять кислоту в воду при перемешивании.

Данное утверждение также верно. Растворение концентрированной серной кислоты ($H_2SO_4$) в воде — это сильно экзотермический процесс, то есть он сопровождается выделением большого количества тепла. Плотность серной кислоты почти в два раза выше плотности воды. Если вливать воду в кислоту, то вода, будучи легче, останется на поверхности и от выделяющегося тепла может мгновенно закипеть, что приведет к разбрызгиванию горячей едкой кислоты. Поэтому существует строгое правило: всегда добавлять кислоту в воду (а не наоборот) медленно, тонкой струйкой и при постоянном перемешивании, чтобы выделяющееся тепло равномерно распределялось в большом объеме воды.

Ответ: утверждение Б верно.

Так как оба утверждения (А и Б) описывают правильные действия при обращении с кислотами, правильным вариантом ответа является тот, который гласит, что оба утверждения верны.

Ответ: 3

10. Укажите условия протекания реакций разбавленных кислот с солями и металлами:

1) реакции кислот с солями протекают только при нагревании

2) кислоты взаимодействуют с солями, если образуется осадок или газ

3) все металлы вытесняют водород из кислот

4) металл должен находиться левее водорода в ряду активности металлов

5) все кислоты взаимодействуют с металлами, образуя соль и воду

1) реакции кислот с солями протекают только при нагревании

Данное утверждение неверно. Многие реакции обмена между кислотами и солями протекают самопроизвольно при комнатной температуре, без необходимости нагревания. Нагревание может ускорить реакцию, но не является обязательным условием для всех подобных реакций. Например, реакция между соляной кислотой и карбонатом кальция (мелом) с выделением углекислого газа протекает очень активно без нагрева: $CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2\uparrow$.

Ответ: неверно.

2) кислоты взаимодействуют с солями, если образуется осадок или газ

Данное утверждение верно. Это одно из основных правил протекания реакций ионного обмена до конца. Реакция между кислотой и солью является реакцией обмена и будет протекать в том случае, если один из продуктов реакции уходит из сферы реакции. Образование нерастворимого вещества (осадка), газообразного вещества или слабого электролита (например, воды, или в данном случае, слабой кислоты) смещает равновесие в сторону продуктов. Например, при взаимодействии серной кислоты с хлоридом бария образуется нерастворимый осадок сульфата бария: $H_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2HCl$. При взаимодействии соляной кислоты с сульфидом натрия выделяется газ сероводород: $2HCl + Na_2S \rightarrow 2NaCl + H_2S\uparrow$.

Ответ: верно.

3) все металлы вытесняют водород из кислот

Данное утверждение неверно. Способность металла вытеснять водород из разбавленных кислот определяется его положением в электрохимическом ряду активности (напряжений) металлов. Только металлы, стоящие в этом ряду левее (до) водорода, способны вытеснять его из растворов кислот (кроме азотной и концентрированной серной). Металлы, стоящие правее водорода (например, медь $Cu$, серебро $Ag$, золото $Au$), не реагируют с такими кислотами с выделением водорода. Например, $Cu + HCl \rightarrow$ реакция не идет.

Ответ: неверно.

4) металл должен находиться левее водорода в ряду активности металлов

Данное утверждение верно. Это является необходимым условием для протекания реакции замещения водорода в разбавленных кислотах (не являющихся сильными окислителями) на металл. Ряд активности металлов как раз и показывает сравнительную химическую активность металлов. Металлы левее водорода более активны и могут его вытеснить. Например, цинк $Zn$ стоит левее водорода и реагирует с соляной кислотой: $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2\uparrow$.

Ответ: верно.

5) все кислоты взаимодействуют с металлами, образуя соль и воду

Данное утверждение неверно. Во-первых, как указано в пункте 3, не все металлы реагируют с кислотами. Во-вторых, при реакции активного металла (стоящего до водорода в ряду активности) с разбавленной кислотой-неокислителем образуется соль и выделяется газообразный водород ($H_2$), а не вода ($H_2O$). Например: $Fe + H_2SO_4(\text{разб.}) \rightarrow FeSO_4 + H_2\uparrow$. Вода образуется в реакциях кислот с оксидами металлов, основаниями, а также при взаимодействии металлов с кислотами-окислителями (например, с азотной кислотой любой концентрации).

Ответ: неверно.

11. Установите соответствие между кислотой и оксидом, который соответствует этой кислоте.

КИСЛОТА

А) $HNO_3$

Б) $H_2SO_3$

В) $H_3PO_4$

ОКСИД

1) $SO_3$

2) $N_2O_3$

3) $N_2O_5$

4) $P_2O_5$

5) $SO_2$

Для того чтобы установить соответствие между кислотой и оксидом, который ей соответствует (такие оксиды называют кислотными), необходимо, чтобы кислотообразующий элемент (в данном случае азот, сера, фосфор) имел в кислоте и в оксиде одинаковую степень окисления.

А) $HNO_3$

12. С какими из перечисленных веществ вступает в реакцию раствор серной кислоты: оксид кальция, цинк, медь, хлорид бария, нитрат натрия? Напишите уравнения реакций.

Раствор серной кислоты ($H_2SO_4$), являясь сильной двухосновной кислотой, проявляет типичные свойства кислот. Рассмотрим ее взаимодействие с каждым из перечисленных веществ.

Серная кислота реагирует с оксидом кальция ($CaO$), который является основным оксидом. Происходит реакция нейтрализации, в результате которой образуется соль (сульфат кальция) и вода.

Уравнение реакции: $H_2SO_4 + CaO \rightarrow CaSO_4 + H_2O$

Ответ: Раствор серной кислоты вступает в реакцию с оксидом кальция.

Серная кислота (разбавленный раствор) реагирует с цинком ($Zn$). Цинк находится в электрохимическом ряду напряжений металлов до водорода, поэтому он вытесняет водород из раствора кислоты в ходе реакции замещения. В результате образуется соль (сульфат цинка) и выделяется газообразный водород.

Уравнение реакции: $H_2SO_4 + Zn \rightarrow ZnSO_4 + H_2 \uparrow$

Ответ: Раствор серной кислоты вступает в реакцию с цинком.

Разбавленный раствор серной кислоты не реагирует с медью ($Cu$). Медь в ряду напряжений металлов стоит после водорода и не способна вытеснять его из растворов кислот-неокислителей.

Ответ: Раствор серной кислоты не вступает в реакцию с медью.

Серная кислота вступает в реакцию ионного обмена с хлоридом бария ($BaCl_2$). Эта реакция возможна, так как один из продуктов, сульфат бария ($BaSO_4$), является нерастворимым веществом и выпадает в виде белого мелкокристаллического осадка. Данная реакция является качественной на сульфат-ион.

Уравнение реакции: $H_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4 \downarrow + 2HCl$

Ответ: Раствор серной кислоты вступает в реакцию с хлоридом бария.

Реакция обмена между раствором серной кислоты и нитратом натрия ($NaNO_3$) обратима и практически не протекает в растворе. Это связано с тем, что все исходные вещества и возможные продукты реакции (сульфат натрия $Na_2SO_4$ и азотная кислота $HNO_3$) являются сильными электролитами и полностью диссоциируют на ионы. Условия для смещения равновесия (образование осадка, газа или слабого электролита) отсутствуют.

Ответ: Раствор серной кислоты не вступает в реакцию с нитратом натрия.

13. Известняк массой 25 г, содержащий 20 % примесей, опустили в раствор соляной кислоты. Определите объём выделившегося углекислого газа (н. у.).

Дано:

Масса известняка, $m_{известняка} = 25$ г

Массовая доля примесей, $\omega_{примесей} = 20 \% = 0,2$

Условия: нормальные (н. у.)

Найти:

Объём углекислого газа, $V(CO_2)$ - ?

Решение:

1. Основным компонентом известняка является карбонат кальция ($CaCO_3$), который реагирует с соляной кислотой ($HCl$). Примеси в реакции не участвуют. Запишем уравнение химической реакции:

$CaCO_3 + 2HCl \rightarrow CaCl_2 + H_2O + CO_2 \uparrow$

2. Сначала определим массовую долю чистого карбоната кальция в образце известняка:

$\omega(CaCO_3) = 100\% - \omega_{примесей} = 100\% - 20\% = 80\%$, или 0,8.

3. Теперь рассчитаем массу чистого карбоната кальция, который вступит в реакцию:

$m(CaCO_3) = m_{известняка} \cdot \omega(CaCO_3) = 25 \text{ г} \cdot 0,8 = 20 \text{ г}$

4. Вычислим молярную массу карбоната кальция ($CaCO_3$):

$M(CaCO_3) = 40 + 12 + 3 \cdot 16 = 100 \text{ г/моль}$

5. Найдем количество вещества (число молей) прореагировавшего карбоната кальция:

$n(CaCO_3) = \frac{m(CaCO_3)}{M(CaCO_3)} = \frac{20 \text{ г}}{100 \text{ г/моль}} = 0,2 \text{ моль}$

6. Согласно уравнению реакции, из 1 моль $CaCO_3$ образуется 1 моль $CO_2$. Таким образом, их количества вещества соотносятся как 1:1.

$n(CO_2) = n(CaCO_3) = 0,2 \text{ моль}$

7. Объем газа при нормальных условиях (н. у.) можно найти, зная его количество вещества и молярный объем газов при н. у. ($V_m = 22,4$ л/моль):

$V(CO_2) = n(CO_2) \cdot V_m = 0,2 \text{ моль} \cdot 22,4 \text{ л/моль} = 4,48 \text{ л}$

Ответ: объём выделившегося углекислого газа составляет 4,48 л.