Страница 119 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

Гидроксиды натрия ($NaOH$) и калия ($KOH$) называют едкими щелочами, потому что это название точно отражает два их ключевых свойства.

Слово "щелочи" указывает на то, что эти вещества являются основаниями, хорошо растворимыми в воде. Гидроксиды натрия и калия — это гидроксиды щелочных металлов, которые отлично растворяются в воде. При растворении они почти полностью диссоциируют (распадаются на ионы), создавая в растворе высокую концентрацию гидроксид-ионов ($OH^-$):

$NaOH \rightarrow Na^+ + OH^-$

$KOH \rightarrow K^+ + OH^-$

Именно высокая концентрация ионов $OH^-$ и обуславливает их сильные основные (щелочные) свойства.

Слово "едкие" (или каустические) описывает их высокую химическую агрессивность. Эти вещества способны разрушать (разъедать) многие материалы, особенно органического происхождения. При попадании на кожу, волосы, бумагу или ткань они вступают в реакцию омыления жиров и гидролиза белков, что приводит к их разрушению. Этот процесс вызывает сильные и глубокие химические ожоги живых тканей. Именно за эту разъедающую способность их и называют едкими.

Ответ: Гидроксиды натрия и калия называют "щелочами", потому что они являются сильными, растворимыми в воде основаниями. Их называют "едкими" из-за их способности химически разрушать (разъедать) живые ткани, жиры, белки и многие другие органические материалы.

Составьте химические формулы оснований для хрома (II) и меди (I), назовите их.

Основания представляют собой соединения, состоящие из катиона металла и аниона гидроксогруппы ($OH^-$), имеющего заряд -1. Чтобы составить химическую формулу, необходимо уравнять суммарный положительный заряд катионов металла и суммарный отрицательный заряд гидроксогрупп так, чтобы молекула была электронейтральной. Название основания строится из слова "гидроксид" и названия металла в родительном падеже с указанием его валентности римскими цифрами в скобках, если она переменная.

• Для хрома (II): ион хрома имеет заряд +2 ($Cr^{2+}$). Для компенсации этого заряда требуется две гидроксогруппы ($OH^-$). Таким образом, химическая формула будет $Cr(OH)_2$. Название вещества — гидроксид хрома(II).

• Для меди (I): ион меди имеет заряд +1 ($Cu^+$). Для образования нейтральной молекулы необходима одна гидроксогруппа ($OH^-$). Химическая формула — $CuOH$. Название вещества — гидроксид меди(I).

Ответ: Химическая формула основания для хрома(II) — $Cr(OH)_2$, название — гидроксид хрома(II). Химическая формула основания для меди(I) — $CuOH$, название — гидроксид меди(I).

Изменяют ли окраску индикаторов эти вещества? Почему?

Способность оснований изменять окраску индикаторов напрямую зависит от их растворимости в воде. Индикаторы (например, лакмус, фенолфталеин) меняют свой цвет в щелочной среде, которая создается за счет наличия в растворе свободных гидроксид-ионов ($OH^-$). Эти ионы появляются в результате диссоциации (распада на ионы) основания при его растворении в воде.

Гидроксид хрома(II) ($Cr(OH)_2$) и гидроксид меди(I) ($CuOH$) являются нерастворимыми в воде основаниями. Это можно проверить по таблице растворимости солей, кислот и оснований. Поскольку эти вещества не растворяются в воде, они не диссоциируют и не создают в воде значимой концентрации гидроксид-ионов ($OH^-$). Следовательно, среда раствора не становится щелочной, и окраска индикаторов не изменяется.

Ответ: Нет, гидроксид хрома(II) и гидроксид меди(I) не изменяют окраску индикаторов, потому что они являются нерастворимыми в воде веществами и не диссоциируют с образованием гидроксид-ионов ($OH^-$), которые необходимы для создания щелочной среды.

Чтобы составить формулы оксидов, соответствующих данным основаниям (гидроксидам), необходимо определить степень окисления (валентность) металла в каждом гидроксиде. В соответствующем оксиде металл будет иметь ту же самую степень окисления. Степень окисления гидроксогруппы $(OH)$ всегда равна -1, а кислорода в оксидах — -2.

Fe(OH)₂

Это гидроксид железа(II). Поскольку в формуле $Fe(OH)_2$ две гидроксогруппы, их суммарный заряд равен $2 \times (-1) = -2$. Чтобы молекула была электронейтральной, степень окисления железа $(Fe)$ должна быть +2.

Соответствующий оксид будет состоять из ионов железа $Fe^{+2}$ и кислорода $O^{-2}$. Так как заряды ионов равны по модулю, для составления формулы требуется один ион железа и один ион кислорода.

Формула оксида: $FeO$.

Название: оксид железа(II).

Ответ: $FeO$ — оксид железа(II).

CuOH

Это гидроксид меди(I). В формуле $CuOH$ одна гидроксогруппа с зарядом -1. Следовательно, степень окисления меди $(Cu)$ равна +1.

Соответствующий оксид будет состоять из ионов меди $Cu^{+1}$ и кислорода $O^{-2}$. Для уравнивания зарядов (составления электронейтральной формулы) на один ион кислорода с зарядом -2 требуется два иона меди с зарядом +1 каждый.

Формула оксида: $Cu_2O$.

Название: оксид меди(I).

Ответ: $Cu_2O$ — оксид меди(I).

Cu(OH)₂

Это гидроксид меди(II). В формуле $Cu(OH)_2$ две гидроксогруппы, их суммарный заряд равен $2 \times (-1) = -2$. Следовательно, степень окисления меди $(Cu)$ должна быть +2.

Соответствующий оксид будет состоять из ионов меди $Cu^{+2}$ и кислорода $O^{-2}$. Заряды ионов равны по модулю, поэтому для составления формулы требуется один ион меди и один ион кислорода.

Формула оксида: $CuO$.

Название: оксид меди(II).

Ответ: $CuO$ — оксид меди(II).

Решение

Основаниям соответствуют оксиды металлов, которые проявляют основные свойства (основные оксиды). Для ответа на вопрос необходимо классифицировать каждый из предложенных оксидов: $CO_2$, $CuO$, $Cl_2O_7$, $P_2O_5$, $FeO$, $MgO$.

• $CO_2$ (оксид углерода(IV)) — это кислотный оксид, так как углерод является неметаллом. Ему соответствует угольная кислота ($H_2CO_3$).
• $CuO$ (оксид меди(II)) — это основный оксид, так как медь — металл. Ему соответствует основание.
• $Cl_2O_7$ (оксид хлора(VII)) — это кислотный оксид (высший оксид неметалла хлора). Ему соответствует хлорная кислота ($HClO_4$).
• $P_2O_5$ (оксид фосфора(V)) — это кислотный оксид, так как фосфор является неметаллом. Ему соответствует фосфорная кислота ($H_3PO_4$).
• $FeO$ (оксид железа(II)) — это основный оксид, так как железо — металл. Ему соответствует основание.
• $MgO$ (оксид магния) — это основный оксид, так как магний — активный металл (щелочноземельный). Ему соответствует основание.

Таким образом, оксиды, которым соответствуют основания, это $CuO$, $FeO$ и $MgO$.

Теперь запишем формулы и названия соответствующих им оснований (гидроксидов). Формула основания составляется из иона металла и гидроксогрупп ($OH^−$). Количество гидроксогрупп равно степени окисления металла в оксиде.

• Для $CuO$: степень окисления меди (Cu) равна +2. Следовательно, формула основания — $Cu(OH)_2$. Название: гидроксид меди(II).
• Для $FeO$: степень окисления железа (Fe) равна +2. Следовательно, формула основания — $Fe(OH)_2$. Название: гидроксид железа(II).
• Для $MgO$: степень окисления магния (Mg) равна +2. Следовательно, формула основания — $Mg(OH)_2$. Название: гидроксид магния.

Ответ: основаниям соответствуют оксиды $CuO$, $FeO$ и $MgO$. Соответствующие им основания и их названия: $Cu(OH)_2$ — гидроксид меди(II); $Fe(OH)_2$ — гидроксид железа(II); $Mg(OH)_2$ — гидроксид магния.

а) 120 г гидроксида натрия;

Дано:

$m(\text{NaOH}) = 120 \text{ г}$

Найти:

$n(\text{NaOH})\text{ - ?}$

Решение:

Для расчета количества вещества ($n$) используется формула, связывающая массу вещества ($m$) и его молярную массу ($M$):

$n = \frac{m}{M}$

В первую очередь необходимо вычислить молярную массу гидроксида натрия (NaOH). Для этого сложим относительные атомные массы элементов, входящих в его состав, используя округленные значения из периодической таблицы:

$Ar(\text{Na}) = 23$

$Ar(\text{O}) = 16$

$Ar(\text{H}) = 1$

Молярная масса гидроксида натрия будет равна:

$M(\text{NaOH}) = Ar(\text{Na}) + Ar(\text{O}) + Ar(\text{H}) = 23 + 16 + 1 = 40 \text{ г/моль}$

Теперь можно рассчитать количество вещества гидроксида натрия:

$n(\text{NaOH}) = \frac{m(\text{NaOH})}{M(\text{NaOH})} = \frac{120 \text{ г}}{40 \text{ г/моль}} = 3 \text{ моль}$

Ответ: 3 моль.

б) 49 г гидроксида меди (II).

Дано:

$m(\text{Cu(OH)}_2) = 49 \text{ г}$

Найти:

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

Решение:

Расчет количества вещества ($n$) проведем по той же формуле:

$n = \frac{m}{M}$

Сначала вычислим молярную массу гидроксида меди (II) (Cu(OH)₂). Формула показывает, что молекула состоит из одного атома меди (Cu), двух атомов кислорода (O) и двух атомов водорода (H). Используем округленные значения относительных атомных масс:

$Ar(\text{Cu}) = 64$

$Ar(\text{O}) = 16$

$Ar(\text{H}) = 1$

Молярная масса гидроксида меди (II) равна:

$M(\text{Cu(OH)}_2) = Ar(\text{Cu}) + 2 \times (Ar(\text{O}) + Ar(\text{H})) = 64 + 2 \times (16 + 1) = 64 + 34 = 98 \text{ г/моль}$

Теперь рассчитаем количество вещества гидроксида меди (II):

$n(\text{Cu(OH)}_2) = \frac{m(\text{Cu(OH)}_2)}{M(\text{Cu(OH)}_2)} = \frac{49 \text{ г}}{98 \text{ г/моль}} = 0,5 \text{ моль}$

Ответ: 0,5 моль.

Дано:

Количество вещества гидроксида железа (II): $n(Fe(OH)_2) = 5$ моль

Количество вещества гидроксида железа (III): $n(Fe(OH)_3) = 0,5$ моль

Найти:

Массу гидроксида железа (II): $m(Fe(OH)_2)$ - ?

Массу гидроксида железа (III): $m(Fe(OH)_3)$ - ?

Решение:

Масса вещества (m) вычисляется по формуле, которая связывает массу с количеством вещества (n) и молярной массой (M):

$m = n \cdot M$

Для решения задачи необходимо рассчитать молярные массы гидроксида железа (II) и гидроксида железа (III). Для этого воспользуемся значениями относительных атомных масс элементов из Периодической системы химических элементов Д.И. Менделеева, округлив их до целых чисел: $Ar(Fe) \approx 56$ г/моль, $Ar(O) \approx 16$ г/моль, $Ar(H) \approx 1$ г/моль.

Гидроксид железа (II)

Химическая формула гидроксида железа (II) — $Fe(OH)_2$.

Сначала определим его молярную массу:

$M(Fe(OH)_2) = Ar(Fe) + 2 \cdot (Ar(O) + Ar(H)) = 56 + 2 \cdot (16 + 1) = 56 + 34 = 90$ г/моль.

Теперь, зная молярную массу и количество вещества, рассчитаем массу:

$m(Fe(OH)_2) = n(Fe(OH)_2) \cdot M(Fe(OH)_2) = 5 \text{ моль} \cdot 90 \text{ г/моль} = 450$ г.

Ответ: масса 5 моль гидроксида железа (II) равна 450 г.

Гидроксид железа (III)

Химическая формула гидроксида железа (III) — $Fe(OH)_3$.

Сначала определим его молярную массу:

$M(Fe(OH)_3) = Ar(Fe) + 3 \cdot (Ar(O) + Ar(H)) = 56 + 3 \cdot (16 + 1) = 56 + 51 = 107$ г/моль.

Теперь, зная молярную массу и количество вещества, рассчитаем массу:

$m(Fe(OH)_3) = n(Fe(OH)_3) \cdot M(Fe(OH)_3) = 0,5 \text{ моль} \cdot 107 \text{ г/моль} = 53,5$ г.

Ответ: масса 0,5 моль гидроксида железа (III) равна 53,5 г.