Страница 81 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

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

1) реакции с металлами протекают только при нагревании

2) при взаимодействии с металлами должна образоваться растворимая соль

3) все кислоты реагируют с металлами, образуя водород и соль

4) взаимодействие кислот с солями должно сопровождаться образованием осадка или газа

5) все кислоты взаимодействуют с солями

Решение

Проанализируем каждое утверждение, чтобы определить, является ли оно верным условием для протекания реакций кислот с металлами или солями.

1) реакции с металлами протекают только при нагревании

Это утверждение неверно. Многие реакции между кислотами и активными металлами (стоящими в ряду активности металлов до водорода) протекают самопроизвольно при комнатной температуре. Нагревание используется для увеличения скорости реакции, но не является обязательным условием для её начала. Например, цинк активно реагирует с соляной кислотой без нагревания: $Zn + 2HCl \rightarrow ZnCl_2 + H_2 \uparrow$.

Ответ: Утверждение неверно.

2) при взаимодействии с металлами должна образоваться растворимая соль

Это утверждение верно. Если в результате реакции образуется нерастворимая соль, она покрывает поверхность металла плотной пленкой, которая препятствует дальнейшему контакту реагентов. Такое явление называется пассивацией и приводит к прекращению реакции. Например, реакция свинца с серной кислотой быстро затухает из-за образования нерастворимого сульфата свинца(II) $PbSO_4$. Следовательно, для того чтобы реакция прошла до конца, образующаяся соль должна быть растворимой.

Ответ: Утверждение верно.

3) все кислоты реагируют с металлами, образуя водород и соль

Это утверждение неверно. Во-первых, водород вытесняют только те металлы, которые стоят в ряду активности до водорода, и только из кислот-неокислителей (например, $HCl$, разбавленная $H_2SO_4$). Металлы правее водорода (например, $Cu, Ag, Hg$) с такими кислотами не реагируют. Во-вторых, кислоты-окислители (азотная кислота любой концентрации и концентрированная серная кислота) реагируют с металлами с образованием соли, воды и продукта восстановления элемента-окислителя ($NO_2, NO, N_2O, SO_2$ и др.), а не водорода.

Ответ: Утверждение неверно.

4) взаимодействие кислот с солями должно сопровождаться образованием осадка или газа

Это утверждение верно. Реакции ионного обмена, к которым относятся и реакции кислот с солями, протекают в растворе до конца только в том случае, если один из продуктов покидает сферу реакции. Это происходит при образовании осадка, выделении газа или образовании малодиссоциирующего вещества (слабого электролита, например, воды или слабой кислоты). Утверждение указывает на два из этих ключевых условий, что делает его правильным. Пример реакции с выделением газа: $K_2CO_3 + 2HNO_3 \rightarrow 2KNO_3 + H_2O + CO_2 \uparrow$.

Ответ: Утверждение верно.

5) все кислоты взаимодействуют с солями

Это утверждение неверно. Реакция возможна только при выполнении условий, описанных в пункте 4 (образование осадка, газа или слабого электролита). Например, сильная соляная кислота не будет реагировать с солью другой сильной кислоты, такой как нитрат натрия ($HCl + NaNO_3 \nrightarrow$), так как в растворе не происходит связывания ионов. Также более слабая кислота не может вытеснить более сильную из её соли.

Ответ: Утверждение неверно.

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

КИСЛОТА

А) $HNO_2$

Б) $H_2SiO_3$

В) $HNO_3$

ОКСИД

1) $SiO$

2) $N_2O_3$

3) $N_2O_5$

4) $NO_2$

5) $SiO_2$

Для того чтобы установить соответствие между кислотой и соответствующим ей оксидом (который также называют кислотным ангидридом), необходимо определить степень окисления центрального атома неметалла в кислоте. Соответствующий оксид будет содержать тот же элемент в той же степени окисления.

А) Рассмотрим азотистую кислоту $HNO_2$. Определим степень окисления азота (N). Степень окисления водорода (H) всегда равна $+1$ (кроме гидридов металлов), а кислорода (O) — $-2$ (кроме пероксидов и фторидов). Пусть степень окисления азота равна $x$. Так как молекула электронейтральна, сумма степеней окисления всех атомов равна нулю:

$(+1) + x + 2 \cdot (-2) = 0$

$1 + x - 4 = 0$

$x = +3$

Следовательно, степень окисления азота в $HNO_2$ равна $+3$. Теперь найдем среди предложенных оксидов тот, в котором азот имеет степень окисления $+3$.

Из предложенных оксидов азота:

• В $N_2O_3$: степень окисления азота $x$ находится из уравнения $2x + 3 \cdot (-2) = 0$, откуда $2x = 6$ и $x = +3$.
• В $N_2O_5$: степень окисления азота равна $+5$.
• В $NO_2$: степень окисления азота равна $+4$.

Таким образом, азотистой кислоте $HNO_2$ соответствует оксид азота(III) $N_2O_3$.

Ответ: 2

Б) Рассмотрим кремниевую кислоту $H_2SiO_3$. Определим степень окисления кремния (Si). Пусть его степень окисления равна $x$.

$2 \cdot (+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$

$2 + x - 6 = 0$

$x = +4$

Следовательно, степень окисления кремния в $H_2SiO_3$ равна $+4$. Теперь найдем оксид, в котором кремний имеет степень окисления $+4$.

Из предложенных оксидов кремния:

• В $SiO$: степень окисления кремния равна $+2$.
• В $SiO_2$: степень окисления кремния $x$ находится из уравнения $x + 2 \cdot (-2) = 0$, откуда $x = +4$.

Таким образом, кремниевой кислоте $H_2SiO_3$ соответствует оксид кремния(IV) $SiO_2$.

Ответ: 5

В) Рассмотрим азотную кислоту $HNO_3$. Определим степень окисления азота (N). Пусть его степень окисления равна $x$.

$(+1) + x + 3 \cdot (-2) = 0$

$1 + x - 6 = 0$

$x = +5$

Следовательно, степень окисления азота в $HNO_3$ равна $+5$. Теперь найдем оксид, в котором азот имеет степень окисления $+5$.

Из предложенных оксидов азота:

• В $N_2O_3$: степень окисления азота равна $+3$.
• В $N_2O_5$: степень окисления азота $x$ находится из уравнения $2x + 5 \cdot (-2) = 0$, откуда $2x = 10$ и $x = +5$.
• В $NO_2$: степень окисления азота равна $+4$.

Таким образом, азотной кислоте $HNO_3$ соответствует оксид азота(V) $N_2O_5$.

Ответ: 3

12. С какими из перечисленных веществ вступает в реакцию соляная кислота: гидроксид магния, ртуть, оксид серы(IV), нитрат серебра, оксид натрия? Напишите уравнения реакций.

Решение

Соляная кислота ($HCl$) является сильной кислотой. Чтобы определить, с какими из перечисленных веществ она будет реагировать, необходимо проанализировать химические свойства каждого вещества.

гидроксид магния

Гидроксид магния ($Mg(OH)_2$) является основанием. Кислоты реагируют с основаниями в реакции нейтрализации, в результате которой образуется соль и вода. В данном случае продуктами будут хлорид магния и вода.
Уравнение реакции:
$Mg(OH)_2 + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + 2H_2O$
Ответ: соляная кислота вступает в реакцию с гидроксидом магния.

ртуть

Ртуть ($Hg$) — это металл, который в электрохимическом ряду напряжений металлов стоит после водорода. Это означает, что ртуть не может вытеснить водород из кислот-неокислителей, к которым относится соляная кислота.
$Hg + HCl \rightarrow \text{реакция не идет}$
Ответ: соляная кислота не вступает в реакцию с ртутью.

оксид серы(IV)

Оксид серы(IV) ($SO_2$) — это кислотный оксид. Кислотные оксиды не реагируют с кислотами, так как оба класса соединений проявляют кислотные свойства.
$SO_2 + HCl \rightarrow \text{реакция не идет}$
Ответ: соляная кислота не вступает в реакцию с оксидом серы(IV).

нитрат серебра

Нитрат серебра ($AgNO_3$) — это растворимая соль. Реакция ионного обмена между солью и кислотой возможна, если образуется осадок, газ или вода. При взаимодействии соляной кислоты и нитрата серебра образуется нерастворимый белый осадок хлорида серебра ($AgCl$).
Уравнение реакции:
$AgNO_3 + HCl \rightarrow AgCl\downarrow + HNO_3$
Ответ: соляная кислота вступает в реакцию с нитратом серебра.

оксид натрия

Оксид натрия ($Na_2O$) — это основный оксид, так как образован щелочным металлом. Основные оксиды реагируют с кислотами, образуя соль и воду. В данном случае продуктами будут хлорид натрия и вода.
Уравнение реакции:
$Na_2O + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O$
Ответ: соляная кислота вступает в реакцию с оксидом натрия.

13. Определите массу серной кислоты, необходимой для нейтрализации 200 г раствора гидроксида натрия с массовой долей 20 %.

Дано:

$m_{р-ра}(NaOH) = 200 \text{ г}$

$\omega(NaOH) = 20 \% = 0.2$

$m_{р-ра}(NaOH) = 0.2 \text{ кг}$
$\omega(NaOH) = 0.2$

Найти:

$m(H_2SO_4) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение реакции нейтрализации между серной кислотой ($H_2SO_4$) и гидроксидом натрия ($NaOH$):

$H_2SO_4 + 2NaOH \rightarrow Na_2SO_4 + 2H_2O$

2. Найдем массу чистого гидроксида натрия в 200 г 20%-го раствора. Для этого умножим массу раствора на массовую долю растворенного вещества:

$m(NaOH) = m_{р-ра}(NaOH) \cdot \omega(NaOH) = 200 \text{ г} \cdot 0.2 = 40 \text{ г}$

3. Рассчитаем количество вещества (число молей) гидроксида натрия. Для этого нам понадобится его молярная масса:

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

Теперь найдем количество вещества:

$n(NaOH) = \frac{m(NaOH)}{M(NaOH)} = \frac{40 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 1 \text{ моль}$

4. По уравнению реакции определим, какое количество вещества серной кислоты потребуется для нейтрализации. Из уравнения видно, что на 1 моль $H_2SO_4$ приходится 2 моль $NaOH$. Значит, количество вещества серной кислоты в 2 раза меньше количества вещества гидроксида натрия:

$n(H_2SO_4) = \frac{n(NaOH)}{2} = \frac{1 \text{ моль}}{2} = 0.5 \text{ моль}$

5. Теперь, зная количество вещества серной кислоты, мы можем найти ее массу. Рассчитаем молярную массу сер

1. Выберите формулу одноосновной кислородсодержащей кислоты.

1) $\text{HCl}$ 2) $\text{HNO}_3$ 3) $\text{H}_2\text{SO}_4$ 4) $\text{HBr}$

Решение:

Для ответа на вопрос необходимо выбрать кислоту, которая удовлетворяет двум условиям: является одноосновной и кислородсодержащей.

• Одноосновная кислота — это кислота, которая при диссоциации в водном растворе отдает один протон ($H^+$). В неорганических кислотах основность, как правило, определяется количеством атомов водорода в формуле.
• Кислородсодержащая кислота (оксокислота) — это кислота, в молекуле которой содержатся атомы кислорода.

Проанализируем каждый из предложенных вариантов:

1) $HCl$
Соляная кислота. Её формула содержит один атом водорода, следовательно, она является одноосновной. Однако в её составе нет атомов кислорода, поэтому она относится к классу бескислородных кислот. Этот вариант не подходит.

2) $HNO_3$
Азотная кислота. Её формула содержит один атом водорода, что делает её одноосновной. Также в её составе есть атомы кислорода, значит, она является кислородсодержащей. Этот вариант удовлетворяет обоим условиям задачи.

3) $H_2SO_4$
Серная кислота. Эта кислота является кислородсодержащей. Но её формула содержит два атома водорода, поэтому она является двухосновной, а не одноосновной. Этот вариант не подходит.

4) $HBr$
Бромоводородная кислота. Её формула содержит один атом водорода, значит, она одноосновная. Но, как и соляная кислота, она не содержит кислорода и является бескислородной. Этот вариант не подходит.

Таким образом, единственным верным вариантом является азотная кислота $HNO_3$.

Ответ: 2

2. Выберите формулу нестабильной кислоты.

1) $HNO_2$

2) $H_2SO_3$

3) $H_3PO_4$

4) $H_2SO_4$

Решение

Чтобы выбрать формулу нестабильной кислоты, необходимо рассмотреть свойства каждого из предложенных соединений. Нестабильными называют кислоты, которые легко разлагаются в обычных условиях.

1) $HNO_2$ – азотистая кислота. Это слабая кислота, которая является неустойчивой и существует только в холодных, разбавленных водных растворах. При нагревании или концентрировании она разлагается (диспропорционирует) по уравнению: $3HNO_2 \rightarrow HNO_3 + 2NO \uparrow + H_2O$.

2) $H_2SO_3$ – сернистая кислота. Это очень нестабильная кислота. Она не может быть выделена в чистом виде, так как существует только в водном растворе и находится в равновесии с растворенным в воде оксидом серы(IV). При попытке концентрирования или при небольшом нагревании раствор легко разлагается с выделением сернистого газа: $H_2SO_3 \rightleftharpoons H_2O + SO_2 \uparrow$. Это классический пример нестабильной кислоты.

3) $H_3PO_4$ – ортофосфорная кислота. Это стабильная кислота средней силы. В чистом виде при комнатной температуре является твёрдым кристаллическим веществом. Она устойчива и не разлагается при обычных условиях.

4) $H_2SO_4$ – серная кислота. Это одна из самых сильных и стабильных неорганических кислот. Она является устойчивым соединением, кипящим при высокой температуре с частичным разложением.

Сравнивая все варианты, наиболее нестабильной кислотой, которая не существует в индивидуальном состоянии, а только в растворе, является сернистая кислота.

Ответ: 2) $H_2SO_3$.

3. Укажите формулы веществ, растворы которых окрашивают метилоранж в жёлтый и красный цвет соответственно:

1) $KOH$, $H_3PO_4$

2) $H_2SO_3$, $NaOH$

3) $NaCl$, $HNO_3$

4) $H_2S$, $Ca(OH)_2$

Для правильного ответа на этот вопрос необходимо знать, как изменяется окраска кислотно-основного индикатора метилоранжа в зависимости от pH среды.

• В кислой среде ($pH < 3.1$) метилоранж имеет красную окраску.
• В нейтральной и щелочной среде ($pH > 4.4$) метилоранж имеет жёлтую окраску.

Согласно условию, необходимо найти пару веществ, в которой раствор первого вещества окрашивает метилоранж в жёлтый цвет (то есть среда должна быть нейтральной или щелочной), а раствор второго вещества — в красный цвет (среда должна быть кислой).

Решение

Проанализируем каждую предложенную пару веществ:

1) $KOH, H_3PO_4$
$KOH$ (гидроксид калия) — это сильное основание (щёлочь). Водный раствор $KOH$ имеет сильнощелочную среду ($pH \gg 7$), в которой метилоранж станет жёлтым.
$H_3PO_4$ (ортофосфорная кислота) — это кислота. Её водный раствор имеет кислую среду ($pH < 7$), в которой метилоранж станет красным.
Эта пара полностью соответствует условию: жёлтый и красный цвет соответственно.

2) $H_2SO_3, NaOH$
$H_2SO_3$ (сернистая кислота) — это кислота. Раствор будет иметь кислую среду, и метилоранж станет красным.
$NaOH$ (гидроксид натрия) — это щёлочь. Раствор будет иметь щелочную среду, и метилоранж станет жёлтым.
Эта пара не подходит, так как порядок цветов обратный требуемому (красный, затем жёлтый).

3) $NaCl, HNO_3$
$NaCl$ (хлорид натрия) — это соль, образованная сильным основанием ($NaOH$) и сильной кислотой ($HCl$). Раствор этой соли нейтрален ($pH \approx 7$). В нейтральной среде ($pH > 4.4$) метилоранж будет жёлтым.
$HNO_3$ (азотная кислота) — это сильная кислота. Раствор имеет сильнокислую среду ($pH \ll 7$), и метилоранж станет красным.
Эта пара также формально соответствует условию: жёлтый и красный цвет соответственно.

4) $H_2S, Ca(OH)_2$
$H_2S$ (сероводородная кислота) — это слабая кислота. Раствор будет иметь кислую среду, и метилоранж станет красным.
$Ca(OH)_2$ (гидроксид кальция) — это основание. Раствор будет иметь щелочную среду, и метилоранж станет жёлтым.
Эта пара не подходит, так как порядок цветов обратный требуемому.

Итак, условию задачи удовлетворяют два варианта: 1 и 3. В тестовых заданиях с единственным правильным ответом обычно предпочтение отдаётся паре веществ, наиболее ярко демонстрирующей противоположные свойства, то есть паре "основание – кислота". Такой парой является вариант 1.

Ответ: 1