Страница 85 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

12. С какими из перечисленных веществ вступает в реакцию соляная кислота: оксид магния ($MgO$), медь ($Cu$), оксид серы(VI) ($SO_3$), алюминий ($Al$), гидроксид калия ($KOH$)? Напишите уравнения реакций.

Соляная кислота ($HCl$) является типичной сильной кислотой и вступает в реакции с основаниями, основными и амфотерными оксидами, а также с металлами, стоящими в электрохимическом ряду напряжений до водорода. Рассмотрим каждый случай отдельно.

оксид магния

Соляная кислота реагирует с оксидом магния ($MgO$), который является основным оксидом. В результате этой реакции обмена образуется соль (хлорид магния) и вода.

Уравнение реакции:

$MgO + 2HCl \rightarrow MgCl_2 + H_2O$

Ответ: Соляная кислота вступает в реакцию с оксидом магния.

медь

Соляная кислота не реагирует с медью ($Cu$). Медь является металлом, стоящим в электрохимическом ряду напряжений после водорода, поэтому она не способна вытеснять водород из растворов кислот-неокислителей, к которым относится соляная кислота.

Ответ: Соляная кислота не вступает в реакцию с медью.

оксид серы(VI)

Соляная кислота не реагирует с оксидом серы(VI) ($SO_3$). Оксид серы(VI) является кислотным оксидом, а вещества одного класса (кислота и кислотный оксид) друг с другом не взаимодействуют.

Ответ: Соляная кислота не вступает в реакцию с оксидом серы(VI).

алюминий

Соляная кислота реагирует с алюминием ($Al$). Алюминий — это активный металл, который стоит в электрохимическом ряду напряжений до водорода. Он вытесняет водород из кислоты в ходе реакции замещения, в результате чего образуется соль (хлорид алюминия) и выделяется газообразный водород.

Уравнение реакции:

$2Al + 6HCl \rightarrow 2AlCl_3 + 3H_2\uparrow$

Ответ: Соляная кислота вступает в реакцию с алюминием.

гидроксид калия

Соляная кислота реагирует с гидроксидом калия ($KOH$), который является сильным основанием (щёлочью). Эта реакция называется реакцией нейтрализации и приводит к образованию соли (хлорида калия) и воды.

Уравнение реакции:

$KOH + HCl \rightarrow KCl + H_2O$

Ответ: Соляная кислота вступает в реакцию с гидроксидом калия.

13. Для растворения 8 г оксида меди(II) потребовалось 63 г раствора азотной кислоты. Определите массовую долю кислоты в растворе.

Дано:

$m(CuO) = 8 \text{ г}$

$m(\text{раствора } HNO_3) = 63 \text{ г}$

Найти:

$\omega(HNO_3) - ?$

Решение:

1. Составим уравнение химической реакции между оксидом меди(II) и азотной кислотой. Это реакция обмена между основным оксидом и кислотой, в результате которой образуются соль и вода:

$CuO + 2HNO_3 = Cu(NO_3)_2 + H_2O$

2. Вычислим молярные массы оксида меди(II) и азотной кислоты. Для этого воспользуемся относительными атомными массами из периодической таблицы химических элементов, округляя их до целых значений (для Cu примем 64).

$M(CuO) = Ar(Cu) + Ar(O) = 64 + 16 = 80 \text{ г/моль}$

$M(HNO_3) = Ar(H) + Ar(N) + 3 \cdot Ar(O) = 1 + 14 + 3 \cdot 16 = 63 \text{ г/моль}$

3. Определим количество вещества (число моль) оксида меди(II), масса которого дана в условии:

$n(CuO) = \frac{m(CuO)}{M(CuO)} = \frac{8 \text{ г}}{80 \text{ г/моль}} = 0.1 \text{ моль}$

4. По стехиометрическим коэффициентам в уравнении реакции видно, что на 1 моль оксида меди(II) расходуется 2 моль азотной кислоты. Найдем количество вещества кислоты, которое вступило в реакцию:

$\frac{n(CuO)}{1} = \frac{n(HNO_3)}{2}$

$n(HNO_3) = 2 \cdot n(CuO) = 2 \cdot 0.1 \text{ моль} = 0.2 \text{ моль}$

5. Рассчитаем массу чистой азотной кислоты, которая содержалась в 63 г раствора и полностью прореагировала с оксидом меди:

$m(HNO_3) = n(HNO_3) \cdot M(HNO_3) = 0.2 \text{ моль} \cdot 63 \text{ г/моль} = 12.6 \text{ г}$

6. Теперь можно найти массовую долю азотной кислоты в исходном растворе. Массовая доля $(\omega)$ вычисляется как отношение массы растворенного вещества к массе всего раствора, выраженное в процентах.

$\omega(HNO_3) = \frac{m(\text{чистой } HNO_3)}{m(\text{раствора } HNO_3)} \cdot 100\%$

$\omega(HNO_3) = \frac{12.6 \text{ г}}{63 \text{ г}} \cdot 100\% = 0.2 \cdot 100\% = 20\%$

Ответ: 20%.

1. Выберите ряд формул веществ, в котором все вещества относятся к классу солей.

1) $Li_2SO_4$, $AgNO_3$, $LiOH$

2) $CaCO_3$, $H_2SO_4$, $Na_2SiO_3$

3) $KNO_3$, $BaCl_2$, $FeS$

4) $SO_3$, $Na_3PO_4$, $KCl$

Решение

Для того чтобы выбрать правильный ряд, необходимо проанализировать состав каждого вещества и определить его класс. Соли — это сложные вещества, состоящие из катионов металла (или катиона аммония $NH_4^+$) и анионов кислотного остатка.

1) $Li_2SO_4, AgNO_3, LiOH$

$Li_2SO_4$ (сульфат лития) — соль, состоит из катиона металла $Li^+$ и аниона кислотного остатка $SO_4^{2-}$.
$AgNO_3$ (нитрат серебра) — соль, состоит из катиона металла $Ag^+$ и аниона кислотного остатка $NO_3^{-}$.
$LiOH$ (гидроксид лития) — основание (щёлочь), так как содержит катион металла $Li^+$ и гидроксид-анион $OH^{-}$.
Этот ряд не подходит, поскольку не все вещества в нем являются солями.

2) $CaCO_3, H_2SO_4, Na_2SiO_3$

$CaCO_3$ (карбонат кальция) — соль, состоит из катиона металла $Ca^{2+}$ и аниона кислотного остатка $CO_3^{2-}$.
$H_2SO_4$ (серная кислота) — кислота, так как состоит из катионов водорода $H^+$ и аниона кислотного остатка $SO_4^{2-}$.
$Na_2SiO_3$ (силикат натрия) — соль, состоит из катиона металла $Na^+$ и аниона кислотного остатка $SiO_3^{2-}$.
Этот ряд не подходит, поскольку содержит кислоту.

3) $KNO_3, BaCl_2, FeS$

$KNO_3$ (нитрат калия) — соль, состоит из катиона металла $K^+$ и аниона кислотного остатка $NO_3^{-}$.
$BaCl_2$ (хлорид бария) — соль, состоит из катиона металла $Ba^{2+}$ и аниона кислотного остатка $Cl^{-}$.
$FeS$ (сульфид железа(II)) — соль, состоит из катиона металла $Fe^{2+}$ и аниона кислотного остатка $S^{2-}$.
Все три вещества в этом ряду являются солями. Этот ряд является верным.

4) $SO_3, Na_3PO_4, KCl$

$SO_3$ (оксид серы(VI)) — кислотный оксид, вещество, состоящее из атомов неметалла и кислорода.
$Na_3PO_4$ (фосфат натрия) — соль, состоит из катиона металла $Na^+$ и аниона кислотного остатка $PO_4^{3-}$.
$KCl$ (хлорид калия) — соль, состоит из катиона металла $K^+$ и аниона кислотного остатка $Cl^{-}$.
Этот ряд не подходит, поскольку содержит оксид.

Ответ: 3

2. Выберите пару формул солей, в которой первая соль — основная, а вторая — кислая.

1) $Mg(OH)_2$, $K_2SiO_3$

2) $CuOHCl$, $NaHCO_3$

3) $CaHPO_4$, $FeOHNO_3$

4) $AgNO_3$, $Ba(HSO_4)_2$

Для решения этой задачи необходимо определить классы солей в каждой паре.

Основная соль — это соль, которая образуется при неполной нейтрализации многокислотного основания кислотой. В ее формуле, помимо катиона металла и кислотного остатка, присутствует одна или несколько гидроксогрупп ($OH^−$). Например, гидроксохлорид магния $Mg(OH)Cl$.

Кислая соль — это соль, которая образуется при неполной нейтрализации многоосновной кислоты основанием. В ее формуле, в составе кислотного остатка, присутствует один или несколько атомов водорода ($H^+$), способных замещаться на металл. Например, гидросульфат натрия $NaHSO_4$.

Рассмотрим каждую из предложенных пар:

1) $Mg(OH)_2, K_2SiO_3$

$Mg(OH)_2$ — это гидроксид магния, который является основанием, а не солью. $K_2SiO_3$ — силикат калия, является средней (нормальной) солью. Эта пара не подходит.

2) $CuOHCl, NaHCO_3$

$CuOHCl$ — гидроксохлорид меди(II). Эта соль образована из основания $Cu(OH)_2$ и соляной кислоты $HCl$. Так как в её составе осталась гидроксогруппа ($OH^−$), это основная соль.

$NaHCO_3$ — гидрокарбонат натрия. Эта соль образована из угольной кислоты $H_2CO_3$ и основания $NaOH$. Так как в составе её аниона ($HCO_3^−$) остался атом водорода, это кислая соль.

Эта пара соответствует условию: первая соль — основная, вторая — кислая.

3) $CaHPO_4, FeOHNO_3$

$CaHPO_4$ — гидрофосфат кальция. В составе аниона ($HPO_4^{2−}$) есть водород, следовательно, это кислая соль. $FeOHNO_3$ — гидроксонитрат железа(II). В составе соли есть гидроксогруппа, следовательно, это основная соль. Порядок солей в паре не соответствует условию.

4) $AgNO_3, Ba(HSO_4)_2$

$AgNO_3$ — нитрат серебра, является средней (нормальной) солью. $Ba(HSO_4)_2$ — гидросульфат бария. В составе аниона ($HSO_4^−$) есть водород, следовательно, это кислая соль. Эта пара не подходит, так как первая соль — средняя.

Таким образом, единственная пара, удовлетворяющая условию, — это пара под номером 2.

Ответ: 2

3. Верны ли утверждения о химических свойствах солей?

А. Растворы двух солей всегда реагируют друг с другом с образованием двух новых солей.

Б. Соли взаимодействуют со щелочами и с кислотами, если в результате реакции образуется осадок или газ.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Решение

Рассмотрим оба утверждения по отдельности.

А. Растворы двух солей всегда реагируют друг с другом с образованием двух новых солей.

Данное утверждение является неверным. Реакции ионного обмена между растворами двух солей протекают до конца только в том случае, если один из продуктов реакции является нерастворимым веществом (выпадает в осадок). Ключевое слово в утверждении — "всегда", которое делает его ложным.
Например, если смешать растворы хлорида натрия ($NaCl$) и нитрата калия ($KNO_3$), то реакция обмена не произойдет, так как все исходные вещества и все возможные продукты реакции (нитрат натрия $NaNO_3$ и хлорид калия $KCl$) являются растворимыми солями. В растворе будут находиться только ионы $Na^+$, $Cl^-$, $K^+$, $NO_3^-$.
$NaCl_{ (р-р) } + KNO_{3 (р-р)} \nrightarrow$

Б. Соли взаимодействуют со щелочами и с кислотами, если в результате реакции образуется осадок или газ.

Данное утверждение является верным. Это одно из основных условий протекания реакций ионного обмена. Реакция считается состоявшейся, если ионы связываются и уходят из сферы реакции в виде осадка, газа или слабого электролита (например, воды).
Примеры реакций:

• Соль и щелочь с образованием осадка: $FeCl_3 + 3NaOH \rightarrow Fe(OH)_3\downarrow + 3NaCl$
• Соль аммония и щелочь с образованием газа: $NH_4Cl + NaOH \rightarrow NaCl + NH_3\uparrow + H_2O$
• Соль и кислота с образованием осадка: $AgNO_3 + HCl \rightarrow AgCl\downarrow + HNO_3$
• Соль и кислота с образованием газа: $Na_2CO_3 + 2HCl \rightarrow 2NaCl + H_2O + CO_2\uparrow$

Таким образом, утверждение А неверно, а утверждение Б верно.

Ответ: 2

4. Химическая реакция не протекает между веществами, формулы которых:

1) $CuCl_2$ и $NaOH$

2) $Na_2CO_3$ и $H_2SO_4$

3) $LiNO_3$ и $KCl$

4) $K_2SO_4$ и $BaCl_2$

Решение

Чтобы определить, протекает ли химическая реакция между двумя солями или между солью и кислотой/основанием в растворе, необходимо проверить, выполняется ли хотя бы одно из условий протекания реакций ионного обмена до конца:

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

Рассмотрим каждую пару веществ:

1) $CuCl_2$ и $NaOH$

Реакция обмена между хлоридом меди(II) и гидроксидом натрия.
$CuCl_2 + 2NaOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + 2NaCl$
В результате реакции образуется гидроксид меди(II) $Cu(OH)_2$ — нерастворимое вещество синего цвета, которое выпадает в осадок. Следовательно, реакция протекает.
Ответ: реакция протекает.

2) $Na_2CO_3$ и $H_2SO_4$

Реакция обмена между карбонатом натрия и серной кислотой.
$Na_2CO_3 + H_2SO_4 \rightarrow Na_2SO_4 + H_2CO_3$
Образующаяся в ходе реакции угольная кислота ($H_2CO_3$) является слабой и неустойчивой, она сразу же разлагается на воду и углекислый газ ($CO_2$).
$H_2CO_3 \rightarrow H_2O + CO_2\uparrow$
Так как в результате реакции выделяется газ, реакция протекает.
Ответ: реакция протекает.

3) $LiNO_3$ и $KCl$

Предполагаемая реакция обмена между нитратом лития и хлоридом калия.
$LiNO_3 + KCl \leftrightarrows LiCl + KNO_3$
Все исходные вещества ($LiNO_3$ и $KCl$) и все возможные продукты ($LiCl$ и $KNO_3$) являются хорошо растворимыми в воде солями и сильными электролитами. В растворе они существуют в виде ионов: $Li^+$, $NO_3^-$, $K^+$, $Cl^-$. Ни осадок, ни газ, ни слабый электролит не образуются. Следовательно, видимых признаков реакции нет, и она не протекает.
Ответ: реакция не протекает.

4) $K_2SO_4$ и $BaCl_2$

Реакция обмена между сульфатом калия и хлоридом бария.
$K_2SO_4 + BaCl_2 \rightarrow BaSO_4\downarrow + 2KCl$
В результате реакции образуется сульфат бария ($BaSO_4$) — нерастворимое в воде вещество, которое выпадает в виде белого мелкокристаллического осадка. Следовательно, реакция протекает.
Ответ: реакция протекает.

Таким образом, единственная пара веществ, между которыми химическая реакция не протекает, — это нитрат лития и хлорид калия.

Ответ: 3