Страница 165 - гдз по химии 8 класс учебник Габриелян

а) Для того чтобы записать уравнение реакции, определим формулы веществ. Карбонат кальция — $CaCO_3$. Оксид кальция — $CaO$. Оксид углерода (IV) — $CO_2$. Слово «обжиг» указывает на то, что реакция происходит при нагревании. Это реакция разложения.

Уравнение реакции:

$CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2$

Уравнение сбалансировано, так как количество атомов каждого элемента слева и справа одинаково. Реакции разложения, требующие нагревания для их протекания (как обжиг известняка), поглощают энергию извне. Такие реакции называются эндотермическими.

Ответ: $CaCO_3 \xrightarrow{t} CaO + CO_2$; реакция эндотермическая.

б) Определим формулы веществ. Оксид фосфора (V) — $P_2O_5$. Вода — $H_2O$. Фосфорная кислота (ортофосфорная) — $H_3PO_4$. Это реакция соединения.

Запишем схему реакции и уравняем её, расставляя коэффициенты:

$P_2O_5 + H_2O \rightarrow H_3PO_4$

Слева 2 атома фосфора, справа 1. Ставим коэффициент 2 перед $H_3PO_4$:

$P_2O_5 + H_2O \rightarrow 2H_3PO_4$

Теперь справа 6 атомов водорода ($2 \cdot 3$), а слева 2. Ставим коэффициент 3 перед $H_2O$:

$P_2O_5 + 3H_2O = 2H_3PO_4$

Проверим кислород: слева $5 + 3 = 8$, справа $2 \cdot 4 = 8$. Уравнение сбалансировано. Реакция взаимодействия кислотного оксида с водой с образованием кислоты является экзотермической, то есть протекает с выделением тепла.

Ответ: $P_2O_5 + 3H_2O = 2H_3PO_4$; реакция экзотермическая.

а) Это реакция замещения, в которой более активный металл алюминий вытесняет менее активную медь из её соли. Для уравнивания сначала находим наименьшее общее кратное для атомов хлора (2 и 3), которое равно 6. Ставим коэффициент 3 перед $\text{CuCl}_2$ и 2 перед $\text{AlCl}_3$. Затем уравниваем количество атомов меди и алюминия, поставив коэффициент 3 перед $\text{Cu}$ и 2 перед $\text{Al}$.

Итоговое уравнение с названиями веществ:

$\underset{\text{хлорид меди(II)}}{3\text{CuCl}_2} + \underset{\text{алюминий}}{2\text{Al}} \xrightarrow{t} \underset{\text{хлорид алюминия}}{2\text{AlCl}_3} + \underset{\text{медь}}{3\text{Cu}}$

Ответ: $3\text{CuCl}_2 + 2\text{Al} \xrightarrow{t} 2\text{AlCl}_3 + 3\text{Cu}$.

б) В реакции горения фосфора образуется оксид фосфора(V). Для уравнивания начинаем с кислорода. Справа 5 атомов, слева 2. Наименьшее общее кратное - 10. Ставим коэффициент 5 перед $\text{O}_2$ и 2 перед $\text{P}_2\text{O}_5$. Теперь справа 4 атома фосфора ($2 \times 2$), значит, слева перед $\text{P}$ ставим коэффициент 4.

Итоговое уравнение с названиями веществ:

$\underset{\text{фосфор}}{4\text{P}} + \underset{\text{кислород}}{5\text{O}_2} \rightarrow \underset{\text{оксид фосфора(V)}}{2\text{P}_2\text{O}_5}$

Ответ: $4\text{P} + 5\text{O}_2 \rightarrow 2\text{P}_2\text{O}_5$.

в) Это реакция ионного обмена. Начнём с уравнивания атомов железа: слева их 2, ставим коэффициент 2 перед $\text{Fe}(\text{OH})_3$. Далее уравниваем сульфат-ионы ($\text{SO}_4^{2-}$): слева их 3, ставим коэффициент 3 перед $\text{K}_2\text{SO}_4$. Теперь справа 6 атомов калия ($3 \times 2$), значит, перед $\text{KOH}$ ставим коэффициент 6. Проверяем гидроксид-ионы ($\text{OH}^-$): слева их 6, и справа их 6 ($2 \times 3$). Уравнение сбалансировано.

Итоговое уравнение с названиями веществ:

$\underset{\text{сульфат железа(III)}}{\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3} + \underset{\text{гидроксид калия}}{6\text{KOH}} \rightarrow \underset{\text{гидроксид железа(III)}}{2\text{Fe}(\text{OH})_3\downarrow} + \underset{\text{сульфат калия}}{3\text{K}_2\text{SO}_4}$

Ответ: $\text{Fe}_2(\text{SO}_4)_3 + 6\text{KOH} \rightarrow 2\text{Fe}(\text{OH})_3\downarrow + 3\text{K}_2\text{SO}_4$.

г) Это реакция разложения гидроксида меди(I) при нагревании. Для уравнивания атомов меди, которых справа 2, ставим коэффициент 2 перед $\text{CuOH}$. Проверяем остальные элементы: слева теперь 2 атома кислорода и 2 атома водорода. Справа также 2 атома кислорода ($1 \text{ в } \text{Cu}_2\text{O} \text{ и } 1 \text{ в } \text{H}_2\text{O}$) и 2 атома водорода. Уравнение сбалансировано.

Итоговое уравнение с названиями веществ:

$\underset{\text{гидроксид меди(I)}}{2\text{CuOH}} \xrightarrow{t} \underset{\text{оксид меди(I)}}{\text{Cu}_2\text{O}} + \underset{\text{вода}}{\text{H}_2\text{O}}$

Ответ: $2\text{CuOH} \xrightarrow{t} \text{Cu}_2\text{O} + \text{H}_2\text{O}$.

д) В реакции горения сероуглерода образуются два оксида. Начнём с уравнивания атомов серы: слева 2 атома, ставим коэффициент 2 перед $\text{SO}_2$. Атом углерода уже уравнен. Теперь считаем атомы кислорода справа: $2 \text{ в } \text{CO}_2 \text{ и } 4 \text{ в } 2\text{SO}_2$, итого 6. Значит, перед $\text{O}_2$ слева ставим коэффициент 3.

Итоговое уравнение с названиями веществ:

$\underset{\text{сероуглерод}}{\text{CS}_2} + \underset{\text{кислород}}{3\text{O}_2} \rightarrow \underset{\text{диоксид углерода}}{\text{CO}_2} + \underset{\text{диоксид серы}}{2\text{SO}_2}$

Ответ: $\text{CS}_2 + 3\text{O}_2 \rightarrow \text{CO}_2 + 2\text{SO}_2$.

е) Это реакция полного сгорания ацетилена. Сначала уравниваем углерод: слева 2 атома, ставим коэффициент 2 перед $\text{CO}_2$. Водород уже уравнен (по 2 атома с каждой стороны). Считаем кислород справа: $4 \text{ в } 2\text{CO}_2 \text{ и } 1 \text{ в } \text{H}_2\text{O}$, итого 5. Чтобы получить 5 атомов кислорода слева, ставим перед $\text{O}_2$ дробный коэффициент $\frac{5}{2}$. Чтобы избавиться от дроби, умножаем все коэффициенты в уравнении на 2.

Итоговое уравнение с названиями веществ:

$\underset{\text{ацетилен}}{2\text{C}_2\text{H}_2} + \underset{\text{кислород}}{5\text{O}_2} \rightarrow \underset{\text{диоксид углерода}}{4\text{CO}_2} + \underset{\text{вода}}{2\text{H}_2\text{O}}$

Ответ: $2\text{C}_2\text{H}_2 + 5\text{O}_2 \rightarrow 4\text{CO}_2 + 2\text{H}_2\text{O}$.

ж) Это реакция обжига пирита (колчедана). Начнём с уравнивания железа, поставив коэффициент 2 перед $\text{FeS}_2$, чтобы получить 2 атома железа, как в $\text{Fe}_2\text{O}_3$. Теперь слева 4 атома серы ($2 \times 2$), поэтому ставим коэффициент 4 перед $\text{SO}_2$. Считаем кислород справа: $3 \text{ в } \text{Fe}_2\text{O}_3 \text{ и } 8 \text{ в } 4\text{SO}_2$, итого 11. Ставим перед $\text{O}_2$ коэффициент $\frac{11}{2}$. Умножаем все коэффициенты на 2, чтобы избавиться от дроби.

Итоговое уравнение с названиями веществ:

$\underset{\text{пирит (колчедан)}}{4\text{FeS}_2} + \underset{\text{кислород}}{11\text{O}_2} \xrightarrow{t} \underset{\text{оксид железа(III)}}{2\text{Fe}_2\text{O}_3} + \underset{\text{диоксид серы}}{8\text{SO}_2}$

Ответ: $4\text{FeS}_2 + 11\text{O}_2 \xrightarrow{t} 2\text{Fe}_2\text{O}_3 + 8\text{SO}_2$.

а) Для того чтобы записать уравнение реакции, сначала определим химические формулы участвующих веществ. Фосфорная кислота — $H_3PO_4$, гидроксид натрия — $NaOH$, фосфат натрия — $Na_3PO_4$ и вода — $H_2O$. Реакция между кислотой и основанием является реакцией нейтрализации. Запишем схему реакции: $H_3PO_4 + NaOH \rightarrow Na_3PO_4 + H_2O$. Далее уравняем число атомов каждого элемента. В правой части 3 атома натрия, поэтому ставим коэффициент 3 перед $NaOH$. Теперь в левой части 6 атомов водорода (3 из кислоты и 3 из основания), значит, перед водой $H_2O$ нужно поставить коэффициент 3. Проверка по кислороду: слева $4 + 3 = 7$, справа $4 + 3 \cdot 1 = 7$. Все атомы уравнены.

Ответ: $H_3PO_4 + 3NaOH \rightarrow Na_3PO_4 + 3H_2O$

б) Запишем формулы веществ: оксид натрия — $Na_2O$, вода — $H_2O$, гидроксид натрия — $NaOH$. Схема реакции: $Na_2O + H_2O \rightarrow NaOH$. В левой части уравнения 2 атома натрия, поэтому в правой части перед $NaOH$ необходимо поставить коэффициент 2. Получаем: $Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$. Проверим количество атомов остальных элементов: кислорода слева $1+1=2$, справа $2$; водорода слева $2$, справа $2$. Уравнение сбалансировано.

Ответ: $Na_2O + H_2O \rightarrow 2NaOH$

в) Запишем формулы веществ: оксид железа (II) — $FeO$, алюминий — $Al$. Продукты: оксид алюминия — $Al_2O_3$ и железо — $Fe$. Реакция протекает при нагревании (обозначается $t$ над стрелкой). Схема реакции: $FeO + Al \xrightarrow{t} Al_2O_3 + Fe$. Начнем балансировку с кислорода: справа 3 атома, слева 1. Ставим коэффициент 3 перед $FeO$. Тогда слева становится 3 атома железа, поэтому ставим коэффициент 3 перед $Fe$ справа. Теперь смотрим на алюминий: справа 2 атома, значит, ставим коэффициент 2 перед $Al$ слева. Получаем сбалансированное уравнение.

Ответ: $3FeO + 2Al \xrightarrow{t} Al_2O_3 + 3Fe$

г) Запишем формулы веществ. Реагент: гидроксид меди (II) — $Cu(OH)_2$. Продукты: оксид меди (II) — $CuO$ и вода — $H_2O$. Реакция разложения при нагревании. Схема реакции: $Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO + H_2O$. Посчитаем количество атомов каждого элемента в левой и правой частях. Медь: 1 слева, 1 справа. Кислород: 2 слева, $1+1=2$ справа. Водород: 2 слева, 2 справа. Уравнение изначально сбалансировано и не требует расстановки дополнительных коэффициентов.

Ответ: $Cu(OH)_2 \xrightarrow{t} CuO + H_2O$

Уравнение реакции $Fe_2O_3 + 3H_2 \xrightarrow{t} 2Fe + 3H_2O$ показывает качественный и количественный состав участников реакции, а также условия её протекания.

Качественно, оно показывает, что исходными веществами (реагентами) являются оксид железа(III) ($Fe_2O_3$) и водород ($H_2$), а в результате реакции образуются новые вещества (продукты) — железо ($Fe$) и вода ($H_2O$).

Количественно, стехиометрические коэффициенты в уравнении (невидимая 1 перед $Fe_2O_3$, 3 перед $H_2$, 2 перед $Fe$ и 3 перед $H_2O$) показывают мольные соотношения веществ: 1 моль оксида железа(III) вступает в реакцию с 3 моль водорода с образованием 2 моль железа и 3 моль воды.

Условия реакции, обозначенные буквой $t$ над знаком равенства, указывают на то, что реакция требует нагревания.

Также уравнение описывает тип реакции: это окислительно-восстановительная реакция, в которой железо восстанавливается, а водород окисляется, и реакция замещения.

Дано:

$n(Fe_2O_3) = 1 \text{ моль}$

Найти:

$n(H_2) - ?$

$V(H_2) - ?$

$n(Fe) - ?$

$N(H_2O) - ?$

Решение:

Уравнение реакции: $Fe_2O_3 + 3H_2 \xrightarrow{t} 2Fe + 3H_2O$

Вычислите количество вещества водорода, которое взаимодействует с 1 моль оксида железа (III).

По уравнению реакции, мольные соотношения $Fe_2O_3$ и $H_2$ равны $1:3$. Составим пропорцию:

$\frac{n(Fe_2O_3)}{1} = \frac{n(H_2)}{3}$

Отсюда, количество вещества водорода:

$n(H_2) = 3 \cdot n(Fe_2O_3) = 3 \cdot 1 \text{ моль} = 3 \text{ моль}$

Ответ: 3 моль.

Вычислите объём водорода, который взаимодействует с 1 моль оксида железа (III).

Объём газа вычисляется по формуле $V = n \cdot V_m$, где $n$ – количество вещества, а $V_m$ – молярный объём газа. Примем, что водород находится при нормальных условиях (н.у.), тогда его молярный объём $V_m = 22.4 \text{ л/моль}$.

$V(H_2) = n(H_2) \cdot V_m = 3 \text{ моль} \cdot 22.4 \text{ л/моль} = 67.2 \text{ л}$

Ответ: 67.2 л.

Вычислите количество вещества железа, которое при этом образуется.

По уравнению реакции, мольные соотношения $Fe_2O_3$ и $Fe$ равны $1:2$. Составим пропорцию:

$\frac{n(Fe_2O_3)}{1} = \frac{n(Fe)}{2}$

Отсюда, количество вещества железа:

$n(Fe) = 2 \cdot n(Fe_2O_3) = 2 \cdot 1 \text{ моль} = 2 \text{ моль}$

Ответ: 2 моль.

Сколько молекул воды при этом получается?

Сначала найдем количество вещества воды. По уравнению реакции, мольные соотношения $Fe_2O_3$ и $H_2O$ равны $1:3$.

$n(H_2O) = 3 \cdot n(Fe_2O_3) = 3 \cdot 1 \text{ моль} = 3 \text{ моль}$

Число молекул $N$ найдем по формуле $N = n \cdot N_A$, где $N_A$ – постоянная Авогадро, $N_A \approx 6.02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1}$.

$N(H_2O) = n(H_2O) \cdot N_A = 3 \text{ моль} \cdot 6.02 \cdot 10^{23} \text{ моль}^{-1} = 18.06 \cdot 10^{23} = 1.806 \cdot 10^{24}$

Ответ: $1.806 \cdot 10^{24}$ молекул.