Страница 130 - гдз по химии 8 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

4. Ионная связь образуется и в соединениях металлов со сложными ионами кислотных остатков — в солях. Запишите формулы нитратов калия, кальция и алюминия с обозначением зарядов ионов.

1)_________

2)_________

3)_________

Составьте уравнение реакции нейтрализации для получения каждой соли.

Решение

Для написания формул солей (нитратов) и составления уравнений их получения необходимо определить заряды ионов, образующих эти соли. Нитрат-ион, являющийся кислотным остатком азотной кислоты ($HNO_3$), имеет заряд -1 и формулу $NO_3^-$.

1)

Нитрат калия. Калий (K) — это металл I группы, главной подгруппы. В своих соединениях он образует катион с зарядом +1, то есть $K^+$. Для того чтобы молекула была электронейтральной, на один катион калия $K^+$ должен приходиться один нитрат-анион $NO_3^-$.
Формула нитрата калия с обозначением зарядов ионов: $K^+NO_3^-$.

Реакция нейтрализации — это реакция между кислотой и основанием, в результате которой образуются соль и вода. Для получения нитрата калия необходимо провести реакцию между азотной кислотой ($HNO_3$) и гидроксидом калия ($KOH$).
Уравнение реакции:
$KOH + HNO_3 \rightarrow KNO_3 + H_2O$

Ответ: Формула с обозначением зарядов ионов: $K^+NO_3^-$. Уравнение реакции нейтрализации: $KOH + HNO_3 \rightarrow KNO_3 + H_2O$.

2)

Нитрат кальция. Кальций (Ca) — это металл II группы, главной подгруппы. Его ион имеет заряд +2, то есть $Ca^{2+}$. Для соблюдения электронейтральности молекулы на один катион кальция $Ca^{2+}$ должно приходиться два нитрат-аниона $NO_3^-$.
Формула нитрата кальция с обозначением зарядов ионов: $Ca^{2+}(NO_3^-)_2$.

Реакция нейтрализации для получения этой соли протекает между азотной кислотой ($HNO_3$) и гидроксидом кальция ($Ca(OH)_2$).
Уравнение реакции с расстановкой коэффициентов:
$Ca(OH)_2 + 2HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + 2H_2O$

Ответ: Формула с обозначением зарядов ионов: $Ca^{2+}(NO_3^-)_2$. Уравнение реакции нейтрализации: $Ca(OH)_2 + 2HNO_3 \rightarrow Ca(NO_3)_2 + 2H_2O$.

3)

Нитрат алюминия. Алюминий (Al) — это металл III группы, главной подгруппы. Его ион имеет заряд +3, то есть $Al^{3+}$. Для того чтобы молекула была электронейтральной, на один катион алюминия $Al^{3+}$ должно приходиться три нитрат-аниона $NO_3^-$.
Формула нитрата алюминия с обозначением зарядов ионов: $Al^{3+}(NO_3^-)_3$.

Реакция нейтрализации для получения этой соли протекает между азотной кислотой ($HNO_3$) и гидроксидом алюминия ($Al(OH)_3$).
Уравнение реакции с расстановкой коэффициентов:
$Al(OH)_3 + 3HNO_3 \rightarrow Al(NO_3)_3 + 3H_2O$

Ответ: Формула с обозначением зарядов ионов: $Al^{3+}(NO_3^-)_3$. Уравнение реакции нейтрализации: $Al(OH)_3 + 3HNO_3 \rightarrow Al(NO_3)_3 + 3H_2O$.

5. Из приведённого перечня выберите вещества с ионной химической связью: $\text{NH}_3$, $\text{H}_2\text{O}$, $\text{CaO}$, $\text{BaBr}_2$, $\text{Cl}_2$, $\text{CO}_2$, $\text{LiF}$, $\text{NaCl}$, $\text{K}_2\text{O}$, $\text{K}_2\text{SO}_4$.

Ответ:

Решение:

Ионная химическая связь образуется в результате электростатического притяжения между противоположно заряженными ионами — катионами (обычно ионы металлов) и анионами (ионы неметаллов или кислотные остатки). Такая связь, как правило, возникает между атомами, которые сильно различаются по электроотрицательности. Это, в первую очередь, соединения типичных металлов (элементы I и II главных подгрупп) с типичными неметаллами (элементы VI и VII главных подгрупп), а также все соли и гидроксиды металлов.

Рассмотрим каждое вещество из предложенного перечня:

1. $NH_3$ (аммиак), $H_2O$ (вода), $CO_2$ (диоксид углерода) — вещества, образованные атомами разных неметаллов. Связи в них (N-H, O-H, C-O) являются ковалентными полярными.

2. $Cl_2$ (хлор) — вещество, образованное одинаковыми атомами неметалла. Связь (Cl-Cl) является ковалентной неполярной.

3. CaO (оксид кальция) — соединение типичного металла ($Ca$) и неметалла ($O$). Связь между ионами $Ca^{2+}$ и $O^{2-}$ является ионной.

4. BaBr$_2$ (бромид бария) — соединение типичного металла ($Ba$) и неметалла ($Br$). Связь между ионами $Ba^{2+}$ и $Br^{-}$ является ионной.

5. LiF (фторид лития) — соединение типичного металла ($Li$) и самого электроотрицательного неметалла ($F$). Связь между ионами $Li^{+}$ и $F^{-}$ является ионной.

6. NaCl (хлорид натрия) — соединение типичного металла ($Na$) и неметалла ($Cl$). Связь между ионами $Na^{+}$ и $Cl^{-}$ является ионной.

7. K$_2$O (оксид калия) — соединение типичного металла ($K$) и неметалла ($O$). Связь между ионами $K^{+}$ и $O^{2-}$ является ионной.

8. K$_2$SO$_4$ (сульфат калия) — это соль, которая состоит из катионов металла $K^{+}$ и сложного сульфат-аниона $SO_4^{2-}$. Связь между этими ионами является ионной.

Таким образом, веществами с ионной связью из данного перечня являются оксиды и соли активных металлов.

Ответ: CaO, BaBr$_2$, LiF, NaCl, K$_2$O, K$_2$SO$_4$.

1. Простые вещества-неметаллы образуют двухатомные молеку-лы:

а) молекулы водорода ($\text{H}_2$)

$\text{H} \cdot + \text{H} \cdot \rightarrow \rule{4cm}{0.4pt}$

схема строения структурная формула

б) молекулы азота ($\text{N}_2$)

$\text{::}\dot{\text{N}} + \dot{\text{N}}\text{::} \rightarrow \rule{4cm}{0.4pt}$

схема строения структурная формула

в) молекулы галогенов ($\text{Г}_2$):

$\text{::}\ddot{\Gamma} + \ddot{\Gamma}\text{::} \rightarrow \rule{4cm}{0.4pt}$

схема строения структурная формула

Решение

а) молекулы водорода ($H_2$)
Атом водорода ($H$) имеет один валентный электрон на единственном электронном слое. При образовании молекулы $H_2$ два атома водорода обобществляют свои электроны, формируя одну общую электронную пару. Это приводит к образованию одинарной ковалентной неполярной связи. В результате каждый атом водорода достигает стабильной двухэлектронной конфигурации, аналогичной электронной конфигурации благородного газа гелия.

Исходная схема реакции: $H· + H· \rightarrow$
Заполненная схема: $H· + H· \rightarrow H:H$

Ответ:
схема строения: $H:H$
структурная формула: $H-H$

б) молекулы азота ($N_2$)
Атом азота ($N$) находится в 15-й группе периодической системы и имеет пять валентных электронов. Для достижения стабильной восьмиэлектронной оболочки (октета) каждому атому азота не хватает трех электронов. Два атома азота образуют три общие электронные пары, формируя тройную ковалентную неполярную связь. У каждого атома азота в молекуле $N_2$ также остается по одной неподеленной электронной паре.

Исходная схема реакции: $:Ṅ· + ·Ṅ: \rightarrow$
Заполненная схема: $:Ṅ· + ·Ṅ: \rightarrow :N:::N:$

Ответ:
схема строения: $:N:::N:$
структурная формула: $N \equiv N$

в) молекулы галогенов ($\Gamma_2$)
Атомы галогенов ($\Gamma$ — общее обозначение для фтора $F$, хлора $Cl$, брома $Br$, иода $I$) находятся в 17-й группе и имеют по семь валентных электронов (три неподеленные пары и один неспаренный электрон). Для завершения внешнего электронного слоя до стабильного октета двум атомам галогена достаточно образовать одну общую электронную пару. В результате между атомами возникает одинарная ковалентная неполярная связь, и у каждого атома остается по три неподеленные электронные пары.

Исходная схема реакции (на примере атома с 7 валентными электронами): $:¨\Gamma¨· + ·¨\Gamma¨: \rightarrow$
Заполненная схема: $:¨\Gamma¨· + ·¨\Gamma¨: \rightarrow :\ddot{\Gamma}:\ddot{\Gamma}:$

Ответ:
схема строения: $:\ddot{\Gamma}:\ddot{\Gamma}:$ (представляет собой структуру Льюиса, где двоеточие между атомами означает связывающую пару электронов, а двоеточия над атомами — по одной из трех неподеленных пар у каждого атома)
структурная формула: $\Gamma-\Gamma$