Страница 91 - гдз по химии 8 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

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

$P_2O_5 \rightarrow H_3PO_4 \rightarrow K_3PO_4 \rightarrow Ag_3PO_4$

Укажите типы реакций.

$P_2O_5 \rightarrow H_3PO_4$

Для получения ортофосфорной кислоты ($H_3PO_4$) из оксида фосфора(V) ($P_2O_5$) необходимо провести реакцию последнего с водой. Оксид фосфора(V) является кислотным оксидом и при взаимодействии с водой образует соответствующую кислоту. Уравнение реакции:

$P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$

Эта реакция относится к типу реакций соединения, так как из двух исходных веществ образуется одно, более сложное.

Ответ: $P_2O_5 + 3H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$, реакция соединения.

$H_3PO_4 \rightarrow K_3PO_4$

Для получения средней соли, фосфата калия ($K_3PO_4$), из ортофосфорной кислоты ($H_3PO_4$) необходимо провести реакцию нейтрализации с сильным основанием, гидроксидом калия ($KOH$). Уравнение реакции:

$H_3PO_4 + 3KOH \rightarrow K_3PO_4 + 3H_2O$

Эта реакция является реакцией обмена (а именно, реакцией нейтрализации), в ходе которой кислота и основание обмениваются ионами, образуя соль и воду.

Ответ: $H_3PO_4 + 3KOH \rightarrow K_3PO_4 + 3H_2O$, реакция обмена (нейтрализации).

$K_3PO_4 \rightarrow Ag_3PO_4$

Для получения нерастворимого фосфата серебра ($Ag_3PO_4$) из растворимой соли фосфата калия ($K_3PO_4$) нужно провести реакцию с растворимой солью серебра, например, нитратом серебра ($AgNO_3$). В результате реакции образуется характерный желтый осадок фосфата серебра. Уравнение реакции:

$K_3PO_4 + 3AgNO_3 \rightarrow Ag_3PO_4\downarrow + 3KNO_3$

Эта реакция также является реакцией обмена, которая протекает, так как один из продуктов реакции уходит из сферы реакции в виде осадка.

Ответ: $K_3PO_4 + 3AgNO_3 \rightarrow Ag_3PO_4\downarrow + 3KNO_3$, реакция обмена.

14. При обычных условиях представители этого класса веществ встречаются в природе в трёх агрегатных состояниях. О каком классе веществ идёт речь? Приведите по одному примеру газообразного, жидкого и твёрдого вещества этого класса. Укажите характер их кислотно-основных свойств.

О каком классе веществ идёт речь?

Речь идёт о классе неорганических соединений – оксидах. Оксиды – это бинарные соединения, в состав которых входит кислород в степени окисления -2. Представители этого класса широко распространены в природе и действительно существуют во всех трёх агрегатных состояниях при обычных условиях (температура около 20°C и давление 1 атм).

Ответ: Оксиды.

Приведите по одному примеру газообразного, жидкого и твёрдого вещества этого класса.

Примером газообразного вещества может служить диоксид углерода (углекислый газ), формула которого $CO_2$. Он содержится в атмосфере Земли.
Примером жидкого вещества является оксид водорода (вода), формула которого $H_2O$. Это самое распространённое жидкое вещество на нашей планете.
Примером твёрдого вещества является диоксид кремния, формула которого $SiO_2$. В природе он встречается в виде песка, кварца и других минералов.

Ответ: Газообразное вещество – $CO_2$ (диоксид углерода), жидкое вещество – $H_2O$ (вода), твёрдое вещество – $SiO_2$ (диоксид кремния).

Укажите характер их кислотно-основных свойств.

Характер кислотно-основных свойств для приведённых примеров следующий:

Диоксид углерода ($CO_2$) – это кислотный оксид. Он соответствует слабой угольной кислоте ($H_2CO_3$) и реагирует с основаниями и основными оксидами с образованием солей (карбонатов). Например: $CO_2 + 2NaOH \rightarrow Na_2CO_3 + H_2O$.

Оксид водорода ($H_2O$) – это амфотерный оксид. Вода способна проявлять свойства как кислоты (отдавать протон), так и основания (принимать протон), что демонстрируется в реакции её автопротолиза: $H_2O + H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + OH^-$.

Диоксид кремния ($SiO_2$) – это кислотный оксид. Он соответствует кремниевой кислоте ($H_2SiO_3$). Хотя он не реагирует с водой, он вступает в реакции со щелочами (особенно при сплавлении) и основными оксидами, образуя соли (силикаты). Например: $SiO_2 + Ca_O \xrightarrow{t} CaSiO_3$.

Ответ: $CO_2$ – кислотный оксид, $H_2O$ – амфотерный оксид, $SiO_2$ – кислотный оксид.

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

1) $HNO_3$, $KCl$, $Na_3PO_4$

2) $K_2SO_4$, $AlCl_3$, $MgCO_3$

3) $LiNO_3$, $CaO$, $Fe_2(SO_4)_3$

4) $KCl$, $Ca(NO_3)_2$, $H_3PO_4$

Для того чтобы определить, в каком ряду все вещества являются солями, необходимо проанализировать состав каждого вещества в предложенных вариантах. Соли — это сложные вещества, которые состоят из катионов металла (или катиона аммония $NH_4^+$) и анионов кислотного остатка.

Рассмотрим каждый ряд:

1) В ряду $HNO_3, KCl, Na_3PO_4$ вещество $HNO_3$ (азотная кислота) является кислотой, а не солью, так как содержит катион водорода $H^+$ и кислотный остаток $NO_3^-$. Вещества $KCl$ (хлорид калия) и $Na_3PO_4$ (фосфат натрия) являются солями. Так как не все вещества в ряду являются солями, этот вариант не подходит.

2) В ряду $K_2SO_4, AlCl_3, MgCO_3$ все вещества относятся к классу солей:
$K_2SO_4$ (сульфат калия) — соль, образованная катионом металла калия $K^+$ и анионом кислотного остатка $SO_4^{2-}$.
$AlCl_3$ (хлорид алюминия) — соль, образованная катионом металла алюминия $Al^{3+}$ и анионом кислотного остатка $Cl^{-}$.
$MgCO_3$ (карбонат магния) — соль, образованная катионом металла магния $Mg^{2+}$ и анионом кислотного остатка $CO_3^{2-}$.
Этот вариант является верным.

3) В ряду $LiNO_3, CaO, Fe_2(SO_4)_3$ вещество $CaO$ (оксид кальция) является оксидом (основным оксидом), а не солью. Вещества $LiNO_3$ (нитрат лития) и $Fe_2(SO_4)_3$ (сульфат железа(III)) являются солями. Так как не все вещества в ряду являются солями, этот вариант не подходит.

4) В ряду $KCl, Ca(NO_3)_2, H_3PO_4$ вещество $H_3PO_4$ (ортофосфорная кислота) является кислотой, а не солью. Вещества $KCl$ (хлорид калия) и $Ca(NO_3)_2$ (нитрат кальция) являются солями. Так как не все вещества в ряду являются солями, этот вариант не подходит.

Таким образом, единственный ряд, в котором все вещества являются солями, — это ряд под номером 2.

Ответ: 2

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

1) $Ca(OH)_2$, $KHS$

2) $MgOHBr$, $KHCO_3$

3) $Na_2HPO_4$, $H_2SO_4$

4) $BaSO_4$, $Al(OH)_3$

Для решения данной задачи необходимо проанализировать каждую пару веществ и определить их класс. Нам нужна пара, состоящая из о́сновной соли и кислой соли.

• О́сновные соли — это соли, которые образуются при неполной нейтрализации многокислотного основания кислотой. В их формуле, помимо катиона металла и аниона кислотного остатка, присутствует одна или несколько гидроксогрупп ($OH^-$). Например, $Mg(OH)Cl$.
• Кислые соли — это соли, которые образуются при неполной нейтрализации многоосновной кислоты основанием. В их формуле, помимо катиона металла и аниона кислотного остатка, присутствует один или несколько атомов водорода, способных замещаться на металл. Например, $NaHCO_3$.

Рассмотрим предложенные варианты:

1) $Ca(OH)_2$, $KHS$

$Ca(OH)_2$ — гидроксид кальция. Это сильное основание (щёлочь), а не соль.
$KHS$ — гидросульфид калия. Это кислая соль, продукт неполного замещения водорода в сероводородной кислоте ($H_2S$) калием.
Данная пара не подходит, так как содержит основание, а не о́сновную соль.

2) $MgOHBr$, $KHCO_3$

$MgOHBr$ — гидроксобромид магния. Это о́сновная соль, продукт неполного замещения гидроксогрупп в основании $Mg(OH)_2$ на кислотный остаток бромоводородной кислоты ($HBr$).
$KHCO_3$ — гидрокарбонат калия. Это кислая соль, продукт неполного замещения водорода в угольной кислоте ($H_2CO_3$) калием.
Эта пара полностью соответствует условию: в ней есть и о́сновная, и кислая соль.

3) $Na_2HPO_4$, $H_2SO_4$

$Na_2HPO_4$ — гидрофосфат натрия. Это кислая соль, так как содержит атом водорода от ортофосфорной кислоты ($H_3PO_4$).
$H_2SO_4$ — серная кислота. Это кислота, а не соль.
Данная пара не подходит, так как содержит кислоту.

4) $BaSO_4$, $Al(OH)_3$

$BaSO_4$ — сульфат бария. Это средняя (нормальная) соль, в ней нет ни незамещенных атомов водорода, ни гидроксогрупп.
$Al(OH)_3$ — гидроксид алюминия. Это амфотерное основание, а не соль.
Данная пара не подходит, так как содержит среднюю соль и основание.

Таким образом, единственная пара, удовлетворяющая условию, — это гидроксобромид магния и гидрокарбонат калия.

Ответ: 2.

3. Верны ли утверждения о нитрате серебра?

А. Нитрат серебра — реактив на соляную кислоту и её соли.

Б. Нитрат серебра в растворе вступает в реакцию с медью.

1) верно только А

2) верно только Б

3) оба утверждения верны

4) оба утверждения неверны

Решение

Для определения верности утверждений необходимо проанализировать химические свойства нитрата серебра ($AgNO_3$).

А. Нитрат серебра — реактив на соляную кислоту и её соли.

Данное утверждение является верным. Нитрат серебра используется как качественный реактив для обнаружения хлорид-ионов ($Cl^-$) в растворе. Соляная кислота ($HCl$) и ее соли (хлориды) содержат эти ионы. При добавлении раствора нитрата серебра к раствору, содержащему хлорид-ионы, образуется характерный белый творожистый осадок хлорида серебра ($AgCl$), который не растворяется в азотной кислоте.

Пример реакции с соляной кислотой:
$AgNO_3 + HCl \rightarrow AgCl \downarrow + HNO_3$

Сокращенное ионное уравнение, отражающее суть реакции:
$Ag^+ + Cl^- \rightarrow AgCl \downarrow$

Следовательно, утверждение А верно.

Б. Нитрат серебра в растворе вступает в реакцию с медью.

Данное утверждение также является верным. Чтобы определить возможность реакции замещения между металлом и солью другого металла, необходимо обратиться к электрохимическому ряду активности металлов. В этом ряду медь ($Cu$) расположена левее (то есть является более активным металлом), чем серебро ($Ag$). Согласно этому, более активные металлы могут вытеснять менее активные из растворов их солей.

Медь будет вытеснять серебро из раствора нитрата серебра. В результате реакции на поверхности меди будет осаждаться металлическое серебро, а раствор приобретет голубую окраску из-за образования нитрата меди(II) ($Cu(NO_3)_2$).

Уравнение реакции замещения:
$Cu(s) + 2AgNO_3(aq) \rightarrow Cu(NO_3)_2(aq) + 2Ag(s) \downarrow$

Следовательно, утверждение Б верно.

Поскольку оба утверждения, А и Б, являются верными, правильным вариантом ответа будет 3.

Ответ: 3

4. Химическая реакция протекает между веществами, формулы которых:

1) $Cu(NO_3)_2$ и $KOH$

2) $Na_2SO_4$ и $HCl$

3) $KCl$ и $LiNO_3$

4) $K_2SO_4$ и $MgCl_2$

Для того чтобы определить, в какой из пар веществ протекает химическая реакция, необходимо проанализировать условия протекания реакций ионного обмена. Реакция обмена в растворе протекает до конца, если в результате образуется нерастворимое вещество (осадок), газ или слабодиссоциирующее соединение (например, вода).

1) Cu(NO₃)₂ и KOH

При смешивании растворов нитрата меди(II) ($Cu(NO_3)_2$) и гидроксида калия ($KOH$) происходит реакция ионного обмена. Продуктами реакции являются гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$) и нитрат калия ($KNO_3$).
Уравнение реакции: $Cu(NO_3)_2 + 2KOH \rightarrow Cu(OH)_2\downarrow + 2KNO_3$.
Согласно таблице растворимости, гидроксид меди(II) ($Cu(OH)_2$) является нерастворимым веществом и выпадает в осадок. Так как выполняется одно из условий необратимости реакции обмена, данная реакция протекает.
Ответ: реакция протекает.

2) Na₂SO₄ и HCl

Сульфат натрия ($Na_2SO_4$) и соляная кислота ($HCl$) являются сильными электролитами и хорошо растворимы. Продукты возможной реакции обмена – хлорид натрия ($NaCl$) и серная кислота ($H_2SO_4$) – также сильные, растворимые электролиты.
Возможное уравнение: $Na_2SO_4 + 2HCl \leftrightarrow 2NaCl + H_2SO_4$.
В данной системе не образуется ни осадка, ни газа, ни слабого электролита, поэтому реакция не протекает.
Ответ: реакция не протекает.

3) KCl и LiNO₃

Хлорид калия ($KCl$) и нитрат лития ($LiNO_3$) – растворимые соли. Продукты их возможного обмена – нитрат калия ($KNO_3$) и хлорид лития ($LiCl$) – также являются растворимыми солями.
Возможное уравнение: $KCl + LiNO_3 \leftrightarrow KNO_3 + LiCl$.
Так как все вещества в растворе остаются в виде ионов, реакция не протекает.
Ответ: реакция не протекает.

4) K₂SO₄ и MgCl₂

Сульфат калия ($K_2SO_4$) и хлорид магния ($MgCl_2$) – растворимые соли. Продукты их возможного обмена – хлорид калия ($KCl$) и сульфат магния ($MgSO_4$) – также растворимы в воде.
Возможное уравнение: $K_2SO_4 + MgCl_2 \leftrightarrow 2KCl + MgSO_4$.
Условия для протекания реакции ионного обмена не выполняются.
Ответ: реакция не протекает.

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

1) Mg и $FeSO_4$

2) Cu и $HCl$

3) Fe и $Hg(NO_3)_2$

4) Mn и $H_2SO_4$

Решение

Чтобы определить, протекает ли химическая реакция между указанными веществами, необходимо обратиться к электрохимическому ряду активности металлов. Этот ряд показывает сравнительную активность металлов в окислительно-восстановительных реакциях в водных растворах.

Основные правила, которые мы будем использовать:

1. Металл, находящийся в ряду активности левее (до) другого металла, способен вытеснять последний из растворов его солей.
2. Металлы, находящиеся в ряду активности левее (до) водорода (H), способны вытеснять его из растворов большинства кислот (например, из $HCl$ и разбавленной $H_2SO_4$). Металлы, стоящие правее водорода, с такими кислотами не реагируют.

Рассмотрим каждую пару веществ:

1) Mg и FeSO₄

Магний (Mg) в ряду активности металлов находится значительно левее железа (Fe).
(...Li, K, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H... )
Следовательно, магний как более активный металл будет вытеснять железо из раствора его соли, сульфата железа(II). Реакция протекает:
$Mg + FeSO_4 \rightarrow MgSO_4 + Fe$

2) Cu и HCl

Медь (Cu) в ряду активности металлов находится правее водорода (H).
(...Pb, H, Cu, Hg, Ag, Pt, Au)
Это означает, что медь является менее активным элементом, чем водород, и не может вытеснить его из раствора соляной кислоты. Таким образом, эта химическая реакция не протекает.

3) Fe и Hg(NO₃)₂

Железо (Fe) в ряду активности стоит левее ртути (Hg).
(...Mn, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H, Cu, Hg, Ag...)
Следовательно, железо, будучи более активным металлом, вытеснит ртуть из раствора её соли, нитрата ртути(II). Реакция протекает:
$Fe + Hg(NO_3)_2 \rightarrow Fe(NO_3)_2 + Hg$

4) Mn и H₂SO₄

Марганец (Mn) в ряду активности находится левее водорода (H).
(...Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Ni, Sn, Pb, H...)
Поэтому марганец реагирует с разбавленной серной кислотой с вытеснением водорода. Реакция протекает:
$Mn + H_2SO_4 \rightarrow MnSO_4 + H_2\uparrow$

Исходя из анализа, единственная пара, в которой реакция невозможна в данных условиях, — это медь и соляная кислота.

Ответ: 2