Страница 81 - гдз по химии 8 класс рабочая тетрадь Габриелян, Сладков

3. В первой пробирке содержится вода, во второй — раствор кислоты, в третьей — раствор щёлочи. Как распознать вещества с помощью одного реактива?

Решение

Для того чтобы с помощью одного реактива различить воду (нейтральная среда), раствор кислоты (кислая среда) и раствор щёлочи (щелочная среда), необходимо использовать вещество, которое изменяет свой цвет в зависимости от кислотности среды. Такие вещества называются кислотно-основными индикаторами.

В качестве такого реактива можно взять универсальный индикатор или лакмус. Рассмотрим использование универсального индикатора, так как он даёт три разных, легко различимых цвета для трех сред.

Процедура определения веществ будет следующей: в каждую из трех пробирок необходимо добавить несколько капель раствора универсального индикатора или опустить в них полоску универсальной индикаторной бумаги. После этого следует наблюдать за изменением цвета.

В пробирке, содержащей раствор кислоты (кислая среда, $pH < 7$), индикатор окрасится в красный цвет.

В пробирке, содержащей воду (нейтральная среда, $pH \approx 7$), индикатор приобретет зелёный цвет.

В пробирке, содержащей раствор щёлочи (щелочная среда, $pH > 7$), индикатор станет синим или фиолетовым.

Таким образом, по характерному цвету индикатора в каждой пробирке можно однозначно определить находящееся в ней вещество.

Ответ: Необходимо использовать кислотно-основный индикатор, например, универсальный индикатор. При добавлении индикатора в пробирку с кислотой раствор станет красным, в пробирке с водой — зелёным, а в пробирке со щёлочью — синим.

4. Определите объём водорода и количество вещества основания, полученных в результате реакции замещения 20 г кальция с водой.

Дано:

$m(\text{Ca}) = 20 \text{ г}$

Найти:

$V(\text{H}_2) - ?$

$n(\text{Ca}(\text{OH})_2) - ?$

Решение:

1. Запишем уравнение реакции замещения кальция с водой. Кальций, как активный щелочноземельный металл, реагирует с водой с образованием гидроксида кальция (основания) и выделением газообразного водорода. Уравнение реакции выглядит следующим образом:

$\text{Ca} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow \text{Ca}(\text{OH})_2 + \text{H}_2\uparrow$

2. Найдем количество вещества кальция ($n$), которое вступило в реакцию. Для этого воспользуемся формулой $n = \frac{m}{M}$, где $m$ - масса вещества, а $M$ - его молярная масса. Молярная масса кальция $M(\text{Ca})$, согласно периодической таблице Д.И. Менделеева, составляет $40 \text{ г/моль}$.

$n(\text{Ca}) = \frac{20 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 0.5 \text{ моль}$

3. Используя уравнение реакции, определим количество вещества продуктов: основания (гидроксида кальция) и водорода. Согласно стехиометрическим коэффициентам в уравнении, из 1 моль кальция образуется 1 моль гидроксида кальция и 1 моль водорода.

Соотношение количеств веществ: $n(\text{Ca}) : n(\text{Ca}(\text{OH})_2) : n(\text{H}_2) = 1:1:1$.

Следовательно, количество вещества образовавшегося основания (гидроксида кальция) равно количеству вещества прореагировавшего кальция:

$n(\text{Ca}(\text{OH})_2) = n(\text{Ca}) = 0.5 \text{ моль}$

Аналогично, количество вещества выделившегося водорода также равно количеству вещества кальция:

$n(\text{H}_2) = n(\text{Ca}) = 0.5 \text{ моль}$

4. Теперь рассчитаем объем водорода. По закону Авогадро, 1 моль любого газа при нормальных условиях (н.у.: температура 0°C, давление 1 атм) занимает объем $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$. Объем газа ($V$) можно найти по формуле $V = n \cdot V_m$.

$V(\text{H}_2) = n(\text{H}_2) \cdot V_m = 0.5 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 11.2 \text{ л}$

Ответ: в результате реакции было получено $0.5 \text{ моль}$ основания (гидроксида кальция) и $11.2 \text{ л}$ водорода.

5. Для получения 1,5 моль гидроксида натрия в реакции замещения и реакции обмена потребуется:

1) одинаковые количества вещества натрия и оксида натрия

2) большее количество вещества натрия по сравнению с количеством вещества оксида натрия

3) меньшее количество вещества натрия по сравнению с количеством вещества оксида натрия

Ответ: □

Дано:

Количество вещества гидроксида натрия, которое необходимо получить: $n(\text{NaOH}) = 1,5 \text{ моль}$.

Найти:

Сравнить количество вещества натрия $n(\text{Na})$ и количество вещества оксида натрия $n(\text{Na₂O})$, которые требуются для получения 1,5 моль NaOH.

Решение:

Для ответа на вопрос необходимо рассмотреть два химических процесса и рассчитать количество реагентов для каждого из них.

1. Получение гидроксида натрия в реакции замещения.

Данный процесс описывается реакцией взаимодействия металлического натрия с водой:

$2\text{Na} + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{NaOH} + \text{H}_2\uparrow$

Из уравнения реакции видно, что стехиометрическое соотношение количества вещества натрия и гидроксида натрия составляет 2:2, или 1:1.

$\frac{n(\text{Na})}{2} = \frac{n(\text{NaOH})}{2} \Rightarrow n(\text{Na}) = n(\text{NaOH})$

Следовательно, для получения 1,5 моль гидроксида натрия потребуется:

$n(\text{Na}) = 1,5 \text{ моль}$

2. Получение гидроксида натрия в реакции обмена (в данном контексте - соединения).

Этот процесс описывается реакцией взаимодействия оксида натрия с водой:

$\text{Na}_2\text{O} + \text{H}_2\text{O} \rightarrow 2\text{NaOH}$

Из уравнения реакции видно, что из 1 моль оксида натрия образуется 2 моль гидроксида натрия. Их молярное соотношение равно 1:2.

$\frac{n(\text{Na₂O})}{1} = \frac{n(\text{NaOH})}{2} \Rightarrow n(\text{Na₂O}) = \frac{n(\text{NaOH})}{2}$

Следовательно, для получения 1,5 моль гидроксида натрия потребуется:

$n(\text{Na₂O}) = \frac{1,5 \text{ моль}}{2} = 0,75 \text{ моль}$

3. Сравнение количеств веществ.

Сравним рассчитанные количества исходных веществ:

$n(\text{Na}) = 1,5 \text{ моль}$

$n(\text{Na₂O}) = 0,75 \text{ моль}$

Поскольку $1,5 > 0,75$, то $n(\text{Na}) > n(\text{Na₂O})$.

Таким образом, для получения 1,5 моль гидроксида натрия потребуется большее количество вещества натрия по сравнению с количеством вещества оксида натрия. Это соответствует варианту ответа №2.

Ответ: 2