Страница 89 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

13. Напишите уравнения реакций, с помощью которых можно осуществить превращения:

$Cu \rightarrow CuCl_2 \rightarrow Cu(OH)_2 \rightarrow CuSO_4$

Укажите типы реакций.

Для осуществления данной цепочки превращений необходимо провести три последовательные химические реакции:

1. Cu → CuCl₂

Для получения хлорида меди(II) из металлической меди можно провести реакцию соединения с хлором при нагревании. В ходе этой реакции из двух простых веществ (медь и хлор) образуется одно сложное вещество (хлорид меди(II)).

Уравнение реакции: $Cu + Cl_2 \xrightarrow{t} CuCl_2$

Ответ: Уравнение: $Cu + Cl_2 = CuCl_2$; тип реакции: соединение.

2. CuCl₂ → Cu(OH)₂

Чтобы получить гидроксид меди(II), который является нерастворимым основанием, необходимо провести реакцию обмена между раствором соли меди (хлоридом меди(II)) и раствором щёлочи (например, гидроксидом натрия). В результате реакции выпадает голубой осадок гидроксида меди(II).

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

Ответ: Уравнение: $CuCl_2 + 2NaOH = Cu(OH)_2\downarrow + 2NaCl$; тип реакции: обмен.

3. Cu(OH)₂ → CuSO₄

Для превращения гидроксида меди(II) в сульфат меди(II) необходимо провести реакцию с кислотой, содержащей сульфат-ион, то есть с серной кислотой ($H_2SO_4$). Эта реакция является реакцией нейтрализации (частный случай реакции обмена), так как основание реагирует с кислотой, образуя соль и воду.

Уравнение реакции: $Cu(OH)_2 + H_2SO_4 \rightarrow CuSO_4 + 2H_2O$

Ответ: Уравнение: $Cu(OH)_2 + H_2SO_4 = CuSO_4 + 2H_2O$; тип реакции: обмен (нейтрализация).

14. Эта кислота широко применяется, она, например, входит в состав популярного напитка кока-кола. Качественная реакция на соли кислоты — их взаимодействие с раствором нитрата серебра с образованием жёлтого осадка. Запишите формулу и название кислоты, приведите примеры её солей (не менее двух).

Решение

В условии задачи даны две ключевые подсказки для определения кислоты. Во-первых, она входит в состав кока-колы. Во-вторых, качественной реакцией на соли этой кислоты (анионы) является взаимодействие с раствором нитрата серебра с образованием жёлтого осадка.

1. В качестве регулятора кислотности в состав кока-колы и многих других газированных напитков входит ортофосфорная кислота (пищевая добавка E338). Её химическая формула — $H_3PO_4$.

2. Проверим второе условие. Ортофосфорная кислота является трехосновной и образует соли, называемые фосфатами, которые содержат фосфат-анион $PO_4^{3-}$. Реакция между растворимой солью фосфорной кислоты (например, фосфатом натрия $Na_3PO_4$) и нитратом серебра $AgNO_3$ является качественной реакцией на фосфат-ион:

$3AgNO_3 + Na_3PO_4 \rightarrow Ag_3PO_4 \downarrow + 3NaNO_3$

В результате этой реакции образуется фосфат серебра(I) $Ag_3PO_4$ — нерастворимое вещество ярко-жёлтого цвета, которое выпадает в осадок. Это полностью соответствует описанию в задаче.

Таким образом, искомая кислота — это ортофосфорная (или фосфорная) кислота.

Примеры солей ортофосфорной кислоты:

• Фосфат натрия — $Na_3PO_4$
• Фосфат калия — $K_3PO_4$
• Фосфат кальция — $Ca_3(PO_4)_2$
• Гидрофосфат натрия — $Na_2HPO_4$
• Дигидрофосфат аммония — $NH_4H_2PO_4$

Ответ: Искомая кислота — ортофосфорная (или фосфорная) кислота, формула $H_3PO_4$. Примеры её солей: фосфат натрия ($Na_3PO_4$) и фосфат кальция ($Ca_3(PO_4)_2$).

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

1) $K_2SO_3$, $LiNO_3$, $BaCl_2$

2) $NaNO_3$, $K_2S$, $Fe(OH)_2$

3) $KNO_3$, $HCl$, $MgSO_4$

4) $H_3PO_4$, $ZnSO_4$, $K_2SiO_3$

Решение

Для того чтобы выбрать правильный ряд, необходимо классифицировать каждое из предложенных веществ. Соли — это сложные вещества, которые, как правило, состоят из катионов металла (или катиона аммония $NH_4^+$) и анионов кислотных остатков. Проанализируем каждый из предложенных рядов.

1) $K_2SO_3, LiNO_3, BaCl_2$

- $K_2SO_3$ (сульфит калия) состоит из катиона металла калия ($K^+$) и аниона кислотного остатка сернистой кислоты ($SO_3^{2-}$). Это соль.
- $LiNO_3$ (нитрат лития) состоит из катиона металла лития ($Li^+$) и аниона кислотного остатка азотной кислоты ($NO_3^{-}$). Это соль.
- $BaCl_2$ (хлорид бария) состоит из катиона металла бария ($Ba^{2+}$) и аниона кислотного остатка соляной кислоты ($Cl^{-}$). Это соль.
Все вещества в этом ряду относятся к классу солей.

2) $NaNO_3, K_2S, Fe(OH)_2$

- $NaNO_3$ (нитрат натрия) и $K_2S$ (сульфид калия) являются солями.
- $Fe(OH)_2$ (гидроксид железа(II)) состоит из катиона металла ($Fe^{2+}$) и гидроксогрупп ($OH^{-}$). Это вещество относится к классу оснований.
Этот ряд не является правильным, так как содержит основание.

3) $KNO_3, HCl, MgSO_4$

- $KNO_3$ (нитрат калия) и $MgSO_4$ (сульфат магния) являются солями.
- $HCl$ (соляная кислота) состоит из катиона водорода ($H^+$) и аниона кислотного остатка ($Cl^{-}$). Это вещество относится к классу кислот.
Этот ряд не является правильным, так как содержит кислоту.

4) $H_3PO_4, ZnSO_4, K_2SiO_3$

- $ZnSO_4$ (сульфат цинка) и $K_2SiO_3$ (силикат калия) являются солями.
- $H_3PO_4$ (ортофосфорная кислота) состоит из катионов водорода ($H^+$) и аниона кислотного остатка ($PO_4^{3-}$). Это вещество относится к классу кислот.
Этот ряд не является правильным, так как содержит кислоту.

Таким образом, единственный ряд, в котором все вещества относятся к классу солей, — это ряд под номером 1.

Ответ: 1.

2. Выберите пару формул солей, в которой одна соль — основная, а другая — кислая.

1) $KHS$, $LiHSO_4$

2) $AlOHCl_2$, $(NH_4)_2CO_3$

3) $(CuOH)_2CO_3$, $Na_2HPO_4$

4) $Ba(OH)_2$, $Mg(HSO_3)_2$

Для правильного выбора необходимо понимать разницу между основными и кислыми солями.

• Кислые соли образуются при неполной нейтрализации многоосновной кислоты. В их составе анион содержит атомы водорода, которые могут быть замещены на металл. Пример: $NaHCO_3$.
• Основные соли образуются при неполной нейтрализации многокислотного основания. В их составе катион содержит гидроксогруппы ($OH$). Пример: $Mg(OH)Cl$.

Рассмотрим каждую пару веществ:

1) KHS, LiHSO₄

$KHS$ (гидросульфид калия) – кислая соль, продукт неполного замещения водорода в двухосновной кислоте $H_2S$.
$LiHSO_4$ (гидросульфат лития) – кислая соль, продукт неполного замещения водорода в двухосновной кислоте $H_2SO_4$.
В данной паре обе соли являются кислыми. Ответ: неверно.

2) AlOHCl₂, (NH₄)₂CO₃

$AlOHCl_2$ (хлорид гидроксоалюминия) – основная соль, продукт неполного замещения гидроксогрупп в основании $Al(OH)_3$.
$(NH_4)_2CO_3$ (карбонат аммония) – средняя (нормальная) соль, образованная катионом аммония и анионом угольной кислоты.
В данной паре одна соль основная, а другая — средняя. Ответ: неверно.

3) (CuOH)₂CO₃, Na₂HPO₄

$(CuOH)_2CO_3$ (карбонат гидроксомеди(II)) – основная соль, продукт неполного замещения гидроксогрупп в основании $Cu(OH)_2$.
$Na_2HPO_4$ (гидрофосфат натрия) – кислая соль, продукт неполного замещения водорода в трехосновной кислоте $H_3PO_4$.
Эта пара соответствует условию задачи: одна соль основная, а другая – кислая. Ответ: верно.

4) Ba(OH)₂, Mg(HSO₃)₂

$Ba(OH)_2$ (гидроксид бария) – это основание (щелочь), а не соль.
$Mg(HSO_3)_2$ (гидросульфит магния) – кислая соль, продукт неполного замещения водорода в двухосновной кислоте $H_2SO_3$.
Поскольку $Ba(OH)_2$ не является солью, эта пара не удовлетворяет условию. Ответ: неверно.

3. Верны ли утверждения?

А. Все соли азотной кислоты хорошо растворимы в воде.

Б. Более активный металл в ряду напряжений способен вытеснить из раствора соли менее активный металл.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Проанализируем каждое утверждение.

А. Все соли азотной кислоты хорошо растворимы в воде.

Это утверждение является одним из основных правил растворимости в химии. Соли азотной кислоты ($HNO_3$), называемые нитратами, практически все без исключения хорошо растворимы в воде. Это свойство широко используется в качественном анализе и химическом синтезе. В школьном курсе химии и в большинстве справочных таблиц растворимости все нитраты отмечены как растворимые (Р). Поэтому данное утверждение считается верным.

Ответ: утверждение верно.

Б. Более активный металл в ряду напряжений способен вытеснить из раствора соли менее активный металл.

Это утверждение описывает одно из ключевых свойств электрохимического ряда активности металлов (ряда напряжений). Металлы, расположенные в этом ряду левее, являются более сильными восстановителями (более активными), чем металлы, расположенные правее. Следовательно, более активный металл может вытеснять менее активный металл из раствора его соли. Например, цинк ($Zn$), который стоит в ряду активности левее меди ($Cu$), вытесняет ее из раствора сульфата меди: $Zn + CuSO_4 \rightarrow ZnSO_4 + Cu$. Исключение составляют щелочные и щелочноземельные металлы (от $Li$ до $Na$), которые в водных растворах в первую очередь реагируют с водой, а не с солью. Однако общее правило, сформулированное в утверждении, является верным.

Ответ: утверждение верно.

Поскольку оба утверждения (А и Б) верны, правильным вариантом ответа является тот, который указывает на верность обоих утверждений.

Ответ: 3

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

1) $FeSO_4$ и $KOH$

2) $CuCl_2$ и $NaNO_3$

3) $K_3PO_4$ и $AgNO_3$

4) $H_2SO_4$ и $BaCl_2$

Решение

Для того чтобы химическая реакция ионного обмена в водном растворе протекала, необходимо выполнение хотя бы одного из следующих условий: образование осадка (нерастворимого вещества), выделение газа или образование слабого электролита (например, воды). Проанализируем каждую пару веществ.

1) FeSO₄ и KOH

При взаимодействии сульфата железа(II) и гидроксида калия происходит реакция обмена между солью и щелочью. Оба исходных вещества растворимы. В результате реакции образуется нерастворимый гидроксид железа(II) $Fe(OH)_2$ и растворимая соль сульфат калия $K_2SO_4$.

Уравнение реакции: $FeSO_4 + 2KOH \rightarrow Fe(OH)_2 \downarrow + K_2SO_4$

Так как образуется осадок $Fe(OH)_2$, реакция протекает.

2) CuCl₂ и NaNO₃

Взаимодействие хлорида меди(II) и нитрата натрия является реакцией обмена между двумя растворимыми солями. Потенциальные продукты реакции — нитрат меди(II) $Cu(NO_3)_2$ и хлорид натрия $NaCl$.

Уравнение возможной реакции: $CuCl_2 + 2NaNO_3 \rightarrow Cu(NO_3)_2 + 2NaCl$

Согласно таблице растворимости, все соли нитратов растворимы, поэтому $Cu(NO_3)_2$ растворим. Хлорид натрия $NaCl$ также хорошо растворим в воде. Поскольку в результате реакции не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита, реакция ионного обмена не идет. Все вещества остаются в растворе в виде ионов.

3) K₃PO₄ и AgNO₃

При взаимодействии фосфата калия и нитрата серебра — это реакция обмена между двумя растворимыми солями. В результате образуется нерастворимый фосфат серебра $Ag_3PO_4$ (желтый осадок) и растворимый нитрат калия $KNO_3$.

Уравнение реакции: $K_3PO_4 + 3AgNO_3 \rightarrow Ag_3PO_4 \downarrow + 3KNO_3$

Так как образуется осадок $Ag_3PO_4$, реакция протекает.

4) H₂SO₄ и BaCl₂

При взаимодействии серной кислоты и хлорида бария происходит реакция обмена между кислотой и солью. В результате реакции образуется нерастворимый сульфат бария $BaSO_4$ (белый осадок) и соляная кислота $HCl$.

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

Так как образуется осадок $BaSO_4$, реакция протекает.

Таким образом, единственная пара веществ, между которыми не протекает химическая реакция, — это хлорид меди(II) и нитрат натрия.

Ответ: 2.

5. Химическая реакция возможна между веществами, формулы которых:

1) $Fe$ и $CaSO_4$

2) $Mg$ и $H_2SO_4$

3) $Cu$ и $HCl$

4) $Ag$ и $CuCl_2$

Для определения возможности протекания химической реакции между указанными веществами необходимо обратиться к электрохимическому ряду активности металлов. Согласно этому ряду, действуют следующие основные правила для реакций замещения:

• Металл может вытеснить другой металл из раствора его соли только в том случае, если он является более активным (расположен левее в ряду активности).
• Металлы, расположенные в ряду активности левее водорода (H), способны вытеснять его из растворов большинства кислот (например, HCl, H₂SO₄ разб.). Металлы, стоящие правее водорода, с такими кислотами не реагируют.

Проанализируем каждую из предложенных пар веществ:

1) Fe и CaSO₄

Железо (Fe) в ряду активности металлов находится значительно правее кальция (Ca). Это говорит о том, что железо — менее активный металл по сравнению с кальцием. Следовательно, оно не может вытеснить кальций из его соли, сульфата кальция.

Реакция не протекает: $Fe + CaSO₄ \nrightarrow$

2) Mg и H₂SO₄

Магний (Mg) в ряду активности металлов находится левее водорода (H). Это означает, что магний — активный металл и способен вытеснять водород из раствора серной кислоты. В результате реакции образуется соль (сульфат магния) и выделяется газообразный водород.

Уравнение реакции: $Mg + H₂SO₄ \rightarrow MgSO₄ + H₂↑$

3) Cu и HCl

Медь (Cu) в ряду активности металлов находится правее водорода (H). Это означает, что медь — малоактивный металл и не способна вытеснять водород из соляной кислоты.

Реакция не протекает: $Cu + HCl \nrightarrow$

4) Ag и CuCl₂

Серебро (Ag) в ряду активности металлов находится правее меди (Cu). Это означает, что серебро является менее активным металлом по сравнению с медью. Следовательно, оно не может вытеснить медь из раствора её соли, хлорида меди(II).

Реакция не протекает: $Ag + CuCl₂ \nrightarrow$

Таким образом, единственная химическая реакция, которая возможна среди предложенных вариантов, — это взаимодействие магния с серной кислотой.

Ответ: 2.